Construção de dois túneis de traçado curvo exigiu atenção à baixa cobertura de solo, recalques e redes de utilidades

 

Um túnel rodoviário sob a linha férrea da CPTM fez parte das obras de qualificação e readequação viária do centro de Mogi das Cruzes, na Grande São Paulo. Tratam-se de dois túneis curvos, denominados por Túnel 1 (sentido bairro-centro), com 246 m, e Túnel 2 (sentido centro-bairro), com 115 m, que permitem a passagem de carros e ônibus. O complexo viário tem o nome de Jornalista Tirreno da San Biagio.

A empresa projetista foi a GeoCompany – Tecnologia, Engenharia e Meio Ambiente, e o consórcio construtor foi integrado pela Engeform e Serveng Engenharia.

A obra foi idealizada para extinguir a passagem de veículos pelos trilhos da CPTM, de modo que a passagem dos trens ficasse livre das interrupções para a passagem dos veículos, que ocorria a cada três minutos.

Na etapa de projeto e execução dos túneis foram enfrentados diversas dificuldades, podendo-se listar como características importantes da obra: a baixíssima cobertura de solo (3 m, entre o topo da escavação e superfície do terreno natural existente), o solo mole existente na região da escavação, o nível de água elevado e a impossibilidade de rebaixamento do lençol freático; a interferência entre a escavação e o centro histórico da cidade e a interferência com a linha férrea e estação da CPTM próxima.

A obra de passagem sob a ferrovia tinha como premissa de projeto a limitação dos recalques admissíveis na superfície, por dois motivos principais: não causar danos à operacionalidade da ferrovia e não causar danos às edificações lindeiras à escavação (centro antigo do município de Mogi das Cruzes). O procedimento de rebaixamento do lençol freático por poços profundos gera recalques superficiais, por esse motivo não pôde ser adotado nessa obra. Foram adotados para a drenagem da frente de escavação, drenos horizontais profundos a vácuo.

O uso da linha durante a construção não foi interrompido em nenhum momento, não tendo sido necessária nenhuma mudança na rotina operacional da ferrovia.

A locação física da obra impôs restrições e cuidados, sendo encontradas diversas dificuldades, como: área de implantação dos túneis ocasionando rampas com a maior declividade permitida nas valas, baixa cobertura sob a linha férrea sendo de 3,37 m para o Túnel 1, e de 3,00 m para o Túnel 2.

Mapa esquemático do projeto executado no centro da cidade de Mogi das Cruzes (SP)

A obra se localiza em área no centro histórico, com diversas edificações antigas. Outro ponto impactante é o prédio da Estação Mogi das Cruzes, Linha 11 – Coral da CPTM. A distância entre a borda da escavação da vala coberta e a projeção da marquise do prédio foi de 1,60 m apenas, o que caracteriza as dificuldades desta obra.

Tendo em vista essas limitações, o projeto foi inteiramente pensado para limitar deslocamentos na superfície ou subsolo, de modo a mitigar possíveis danos estruturais aos prédios da região. Foi efetuada uma extensa campanha de monitoramento e instrumentação acompanhada diariamente pela projetista. Antes da obra, foram feitas vistorias para conhecer as condições exatas do local.

Para a escavação das valas de entrada e saída dos túneis, foi utilizada parede diafragma com 70 cm de espessura e contenção em tirantes ou estroncas. Para minimizar os recalques oriundos da escavação foram tomados alguns cuidados, como efetuar este trabalho em pequenos lances. A pressão de injeção dos bulbos dos tirantes foi limitada para evitar movimentações de solo desnecessárias.

Parede diafragma, concreto moldado e laje de fundo 

FUNDAÇÕES

Outro ponto crítico na execução da obra foi a influência dos tirantes com as fundações e utilidades públicas enterradas. Foi realizado um cadastro unificado de utilidades públicas e levantamento das fundações para verificar possíveis interferências e fazer as realocações necessárias à construção.

O revestimento secundário nos trechos em vala foi executado com concreto moldado nas paredes laterais e laje de fundo, e concreto pré-moldado para a laje de cobertura. O concreto pré-moldado foi adotado como alternativa para agilizar o processo de construção e adiantar o prazo para entrega da obra.

Os trechos dos túneis sob a linha férrea foram escavados pelo método NATM (New Austrian Tunnelling Method), sendo necessária a utilização de um robusto tratamento para realizar a escavação com segurança, levando-se em conta as características da obra: baixa cobertura dos túneis, sobrecarga devido à ferrovia (TB- 360) e solo com baixa capacidade de suporte. Os tratamentos previstos incluíram 2 linhas de colunas de jet grouting ou enfilagens na calota, pregagens de frente em barras de fibra de vidro, DHP´s a vácuo e tamponamento de jet grouting, quando necessário.

O revestimento primário dos trechos em NATM é de concreto projetado armado com cambota treliçada, tela soldada e fibras metálicas. O revestimento secundário é concreto projetado armado com telas soldadas.

Revestimento de concreto projetado armado 

As escavações se iniciaram com a vala a céu aberto, seguida pela vala coberta e, posteriormente, o túnel que foi escavado em duas frentes de ataque. A escavação do túnel se deu inteiramente em solo. Para limitar os deslocamentos foi executado um extenso tratamento do maciço. A drenagem foi limitada a drenos executados internamente aos túneis.

O trecho em Túnel NATM tem área da seção transversal de 52,93 m³. A extensão é de 165,98 m para o Túnel 1, e de 33,33 m no Túnel 2. O trecho em vala coberta com 1 faixa (utilizado na entrada dos túneis) tem área de 53,13 m² e extensão de 35,08 m no Túnel 1, e de 55,56 m no Túnel 2. Já o trecho em vala coberta com 2 faixas (utilizado na saída dos túneis) tem área de 78,05 m² e extensão de 44,90 m no Túnel 1 e de 26,34 m no Túnel 2.

O volume de concreto e toda obra alcançou 20.000 m³; já de aço o volume foi de 1.800.000 kg.

O momento mais crítico foi a execução do tratamento de calota para a escavação do Túnel 2, que era o trecho mais raso da obra. A pressão de injeção de concreto das enfilagens teve que ser ajustada para garantir a exequibilidade do tratamento sem interferir na passagem de trens na ferrovia.

Passagem em operação 

Foram desapropriados 14 imóveis, sendo um deles um posto de gasolina desativado, quatro residenciais, oito comerciais e uma garagem.

As obras, que começaram em agosto de 2015 e terminaram recentemente, tiveram um investimento total de R$ 128 milhões, sendo R$ 98 milhões em recursos federais e R$ 30 milhões de contrapartida da prefeitura.

Execuções de túnel no método NATM por debaixo da linha da CPTM em funcionamento

Ficha técnica – Complexo Viário Jornalista Tirreno da San Biagio, em Mogi das Cruzes (SP)

Projetista e gerenciadora: GeoCompany – Tecnologia, Engenharia e Meio Ambiente
Construtora: Consórcio Viário Mogi – Engeform e Serveng Engenharia
Ficha técnica – Complexo Viário Jornalista Tirreno da San Biagio, em Mogi das Cruzes (SP)

Fazendo emergir uma nova disciplina no País

Impulsionados pelo túnel Santos-Guarujá, engenheiros brasileiros aprofundam formaçãoem túneis submersos

Guilherme Azevedo

Um grupo de cerca de 170 engenheiros e estudantes de engenharia imergiu tão fundo quanto possível numa disciplina que apenas agora desponta no País: a de construção de túneis submersos. Foi durante o “Seminário sobre Túneis Submersos”, dias 8 e 9 de novembro, em período integral, no Instituto de Engenharia, em São Paulo. Uma iniciativa do Comitê Brasileiro de Túneis (CBT), em parceria com a Fundação para Educação e Treinamento sobre Túneis e Uso do Espaço Subterrâneo (ITACET, na sigla em inglês).

Profissionais estrangeiros, experimentados na criação, gestão e execução de alguns dos maiores e mais complexos túneis sob a água no mundo, deram início à transferência dessa tecnologia, processo que deve culminar com a execução do primeiro túnel submerso do Brasil. O túnel Santos-Guarujá, no Litoral Sul paulista, tem custo orçado hoje em R$ 2,4 bilhões e pretende ligar os municípios de Santos e Guarujá atravessando as águas do Oceano Atlântico no canal onde está situado o Porto de Santos. A extensão prevista é de 1,712 km, com trecho submerso de cerca de 700 m, 21 m de profundidade, três faixas de rodagem de cada lado e cobrança de pedágio. Aguarda-se o início dos trabalhos para julho de 2014, com prazo de conclusão para março de 2018 (um total de 44 meses).

“Se tantos outros países adotaram a solução, por que ela não chegou ao Brasil? Daqui por diante, as travessias serão pensadas de formas diferentes, incluindo a solução de túneis imersos”, defendeu o engenheiro civil Tarcísio Celestino, na abertura do encontro. Ex-presidente do CBT, Tarcísio é gerente de projeto da Themag Engenharia, empresa que integra, ao lado da Engevix e da Planservi, o consórcio consultor do projeto do túnel Santos-Guarujá.

Engenheiro Tarcísio Celestino, na abertura do seminário: Defesa da difusão da técnica

No mundo, conforme apresentado por Jonathan Baber, diretor de projeto da consultora Mott MacDonald, do Reino Unido, existem hoje 140 túneis submersos com fim de transporte e outros 45 com fim de serviços, como cabeamento. A Holanda é a líder mundial em número de túneis submersos, com 34, seguida dos Estados Unidos, com 30, e o Japão, com 28. Entre os continentes, a Europa é, disparado, o local que mais concentra túneis do gênero, 88, contra 53 na Ásia e 36 na América. Baber apresentou, inclusive, definição do que é um túnel submerso, bom início de conversa sobre o assunto: “Um túnel submerso consiste de um ou mais elementos de túnel pré-fabricados que são flutuados até o site, instalados um a um e conectados um ao outro sob a água. Um túnel submerso é geralmente instalado numa vala que foi previamente dragada no fundo de um canal entre estruturas terminais (os emboques) que são construídas no seco”.

O seminário tratou com profundidade dos múltiplos aspectos complexos envolvidos na construção desse tipo de obra de arte especial, como as atribuições de um proprietário de projeto, que deve, como sugeriu Michael Tonnesen, da consultora dinamarquesa COWI, se cercar de consultores experientes, caso não tenha expertise no assunto. Outros temas focalizados foram os tipos de túneis submersos existentes; a definição do espaço interno do túnel, incluindo itens como ventilação, área de serviços, drenagem, sistema antifogo etc.; alinhamento e extensão do túnel submerso; análise e projeto estrutural; questões geotécnicas, ilhas e melhoramento do solo; sequência de construção, juntas e controle inicial de fissuras; lançamento, reboque, instalação e imersão; dragagem, fundações e conexões finais com a superfície; segurança e gerenciamento de riscos; e operação e manutenção das estruturas.

Ponte ou túnel?

Imagem do projeto do túnel submerso Santos-Guarujá, no Litoral Sul paulista

Algumas questões de base se fizeram logo presentes: quais as vantagens de uma travessia por túnel submerso, quando comparada com a mesma travessia por ponte? Quando utilizar um, quando utilizar o outro? O risco inerente ao túnel submerso, o fato de estar sob a água, é superior ao do túnel escavado convencional, em terra? Jonathan Baber foi respondendo, com ponderação: “Não há uma regra básica entre ponte e túnel. Depende da natureza da travessia para sabermos se o túnel submerso é melhor. Em termos de solo, não teríamos mais riscos devido ao solo submarino, em comparação com o solo escavado. É se certificar de que as sondagens geológicas deem informações precisas sobre as condições do subsolo. Digo que o risco de um túnel submerso é diferente, mas não mais alto”.

Você, empreiteiro, já sabe, mas não custa recordar: há dois tipos de túneis, segundo o material escolhido para a execução. Pode ser de concreto ou de aço. Se for de concreto, as seções que o compõem, normalmente medindo entre 100 m e 180 m, podem ser monolíticas ou segmentares. As seções monolíticas são estruturas contínuas que atuam como vigas, e se articulam apenas nas juntas de imersão, quando vão formando o túnel. Exatamente por esse caráter mais rígido, os elementos monolíticos ganham uma membrana externa de impermeabilização como garantia contra vazamentos. As seções segmentares diferem das monolíticas por terem juntas intermediárias, não apenas nas extremidades. Essa característica deixa uma seção segmentar imune a vazamentos, prescindindo da aplicação de membrana impermeabilizante. Palavra de Christian Ingerslev, da construtora Parsons Brinckerhoff, dos Estados Unidos.

Para Christian Ingerslev, critério político também importa

Qual é melhor? De aço ou de concreto? De novo, não há resposta única, simples. A decisão de fazer o túnel desse ou daquele material inclui série de outras variáveis, como a disponibilidade de um ou de outro insumo, a oferta de mão de obra especializada em cada técnica, o contexto econômico do país e do mundo. “Talvez o custo não seja o fator principal na hora de decidir entre um e outro, mas a política. Falta espaço para gente de concreto, então se faça de concreto. Falta espaço para gente do aço, então se faça de aço. Nunca subestime a política”, recomenda Ingerslev. Ele apontou algumas características da execução com um e com o outro material. Por exemplo, o concreto se torna mais flexível na hora de configurar as vias do túnel, ao passo que a chapa de aço é mais resistente a possíveis abalos sísmicos. “Mas não se limite ao básico. Pense fora da caixa: qual é a solução ideal para o seu caso?”, incentivou.

A qualidade do concreto, aliás, é um dos principais fatores a ser observados numa obra de túnel submerso. Pelo motivo óbvio: não pode haver trinca, para não vazar água. Daí a técnica de resfriamento do concreto no lançamento, criada e difundida pelos holandeses e já conhecida no País, ser recomendada, uma vez que torna os elementos mais bem-acabados. Todo o cuidado no trato com o concreto é decisivo.

Minimizando riscos

Um dos assuntos centrais do seminário foi segurança e gestão de riscos. A execução de um túnel submerso precisa prever respostas adequadas a um sem-número de eventos possíveis. É preciso resistir firmemente a abalos sísmicos; ao regime das marés, da intensidade das ondas; a choques advindos de afundamentos de navios sobre a estrutura; ao impacto de âncoras de navios, entre tantos outros.

A complexidade explicitada pelos palestrantes parece ter sido o que de mais importante ficou para o público. “Não imaginava a quantidade de instrumentos, sensores, robôs, equipamentos envolvidos na execução de túneis submersos. O problema é garantir a vedação do túnel, como se faz o processo de junta e também a imersão do túnel”, aprendeu o engenheiro civil Marcio Andrade Meirelles, gerente de estudos de obras da construtora Isolux Brasil. Para Marcos Antônio de Oliveira, engenheiro civil da construtora Mendes Júnior, o sucesso está nos detalhes. “É essa a diferença entre um projeto bem-sucedido ou malsucedido. Por exemplo, se a junta (entre os segmentos dos túneis) não estiver muito boa, o que vai acontecer? Atraso, aumento dos custos.” Danielle Broda, estudante do quarto ano de engenharia civil na Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ) e aficionada por pontes, gostou do comparativo entre travessias por pontes e túneis escavados e submersos e defendeu humildade nesse momento inaugural para a engenharia brasileira. “A gente não vai conseguir fazer isso sozinho. Vai precisar de ajuda.” Embora não trabalhe diretamente na edificação de obras de arte especial, Gislaine Coelho de Campos, engenheira civil do Instituto de Pesquisas Tecnológicas (IPT), elogiou: “Foi uma oportunidade de aprendizado enorme, em pouco tempo”.

O domínio da técnica de submergir túneis decerto importa, como mais uma possibilidade disponível para transposições. Pode ser muito útil e até mais vantajosa, dependendo das condições do projeto. A técnica também já alimenta o sonho de poetas, de engenheiros, percorrendo léguas submarinas a bordo de seus automóveis Nautilus. Através do mar profundo.

Maiores túneis imersos do mundo

San Francisco – Estados Unidos (1969)

5,82 km

Copenhague – Dinamarca (2000)

3,5 km

Busan – Coreia do Sul (2010)

3,2 km

Roterdã – Holanda (1966)

2,85 km

Pulau Seraya – Cingapura (1988)

2,6 km

Paraná – Argentina (1962)

2,36 km

Boston (Hampton Roads 2) – Estados Unidos (1976)

2,22 km

Tuas Bay – Cingapura (1999)

2,1 km

Boston (Hampton Roads 1) – Estados Unidos (1957)

2,09 km

Blaye – França (1978)

1,93 km

Fonte: Revista O Empreiteiro