A maestria de construir no subsolo

Depois de assinar o contrato de obras, o prefeito Faria Lima acionará o trator que abrirá o primeiro buraco dos trechos 7 e 8 da linha Norte-Sul do metrô, que deverá estar pronta dentro de cinco anos.
(Folha de São Paulo, 14 de dezembro de 1968, primeira página, na qual o destaque era a promulgação, na véspera, do Ato Institucional nº 5)

Uma das maiores conquistas obtidas pelos técnicos brasileiros é o domínio de um processo de escavação em solo, há dois anos desconhecido no País: o trabalho dos Shields mecanizados e semimecanizados, que escavaram mais de 13 mil m³ de terra no subsolo congestionado do centro de São Paulo, onde se encontram as fundações de grandes estruturas.
(revista O Empreiteiro/setembro 1974)

 

Regina Célia Silva Ruivo

 

 

Depois dos anos 60, a sociedade e seus costumes nunca mais foram os mesmos. A engenharia também experimentou notáveis mudanças de ordem tecnológica. As obras do metrô de São Paulo, iniciadas com revoada de pombos, chuva de papel picado e fogos de artifício pelo então prefeito Faria Lima, utilizaram dois novos métodos construtivos nas escavações: o mecanizado, que utiliza equipamentos Shields, e o Cut and Cover (trincheira a céu aberto). Com o tempo, apostar nas tecnologias inovadoras e estar na vanguarda de obras do gênero tornou-se umas das tônicas do metrô paulistano.
A construção da linha Norte-Sul – hoje chamada de Linha 1-Azul – está na memória de alguns cidadãos, que viveram aquela época, por um detalhe curioso: pela primeira vez foram usados equipamentos shields para escavar túneis. O consórcio Hochtief, Montreal e Deconsult (HMD), que vencera a concorrência para fazer os projetos do metrô, dividiu a linha em trechos, alguns atravessando áreas densamente urbanizadas e com prédios antigos, como o Mosteiro de São Bento na região central. O uso shield foi a solução mais recomendada para essas escavações porque praticamente não interferiria com a superfície das vias.
Apelidada imediatamente pela imprensa de “tatuzão”, máquina virou manchete nos jornais e a população acompanhava seus avanços sob a terra. Os primeiros shields, de escavação manual, foram comprados pela Camargo Corrêa nos Estados Unidos (marca Calweld); os outros dois, de escavação mecanizada, eram alemães (de fabricação Bade). Eles perfuraram o trecho que liga o bairro da Liberdade à estação da Luz. À medida que a máquina avançava na escavação, os segmentos de anéis de ferro fundido eram simultaneamente aparafusados. Como não havia possibilidade econômica e disponibilidade de espaço físico sob os prédios para rebaixar o lençol freático, as máquinas possuíam sistema de eclusa que mantinha o túnel pressurizado. Por isso, em alguns trechos críticos os turnos de trabalho de oito horas eram divididos da seguinte forma: nas duas primeiras horas o operário ficava na câmara de compressão; trabalhava quatro horas dirigindo a máquina e escavando o túnel; e as outras duas horas eram destinadas à descompressão.
Ao método CUT. And. Cover foi agregado o uso dos perfis metálicos disponíveis na época, na maioria fabricada pela Companhia Siderúrgica Nacional (CSN). Quando o dimensionamento exigia perfis maiores, eles tinham que ser compostos por soldagem. Eram chamados de perfis “duplo um”.
Como as obras profundas e em locais restritos eram uma novidade no Brasil, os métodos de cálculo usados para os perfis de escoramentos de valas eram muito conservadores. Por isso, com o andar dos trabalhos, parâmetros geotécnicos foram sendo pesquisados e melhores apurados, experiência depois explorada na execução das demais linhas. “Na época de construção da Linha 1-Azul, os destroncamentos eram separados por níveis de 3 m. Na implantação da Linha 3-Vermelha, a segunda a ser construído pelo Metrô, este intervalo entre níveis chegou a até 6 m, o que permitiu reduzir em até 40% o peso dos perfis usados”, informa o engenheiro Sergio Eduardo Fávero Salvador, gerente de Projeto Civil da Companhia do Metrô.
O Cut and Cover era novidade em obras de grande porte, porque no Brasil só fora adotado em pequenos e esporádicos trechos escavados. Com ele, os engenheiros e operários brasileiros aprenderam a usar diferentes processos de escavação, como o Hamburguês e o Berlinense. Para não prejudicar o trânsito de veículos eram importantes cruzamentos do sistema viário, a Fichet desenvolveu coberturas de valas com perfis metálicos.
Quando a Linha 3-Vermelha começou a ser construída, em março de 1975, foram adotados os mesmos shields da primeira linha, readaptados: dois de frente fechada, para uso em terrenos arenosos com água, e dois de frente aberta para terrenos coesivos, onde não haveria necessidade de haver pressão. Além dos anéis de ferro fundido HW, ingleses, com junta de chumbo, foram usados anéis de ferro fundido Buderus, alemães, com junta de neoprene, e anéis de aço Cifet produzidos no Brasil, com junta da neoprene.
Naquela ocasião, os engenheiros do Metrô começaram a experimentar o emprego de anéis de concreto em um determinado trecho da linha, trabalho coordenado pelo engenheiro e professor Epaminondas Melo do Amaral Filho, com ensaios feitos pela Escola de Engenharia de São Carlos. Na época foi analisada aplicação de anéis metálicos em outra obra semelhante no exterior, identificando-se que as tentativas de dimensionamento mais econômico, para diminuir as espessuras, usando aço em vez de ferro fundido, ocasionaram grandes deformações que culminaram até com a necessidade de remoção de trechos prontos dos túneis.
A inovação do professor Epaminondas, possivelmente em experiência anterior no metrô de Londres, exigiu o estudo de inúmeras soluções, a fim de ser tornar viável. Ensaios posteriores mostraram a eficácia do sistema no túnel Sul do trecho Anhangabaú-Sé.

 

Pilar solto

Foi durante a execução da Linha 3 (chamada na época de Leste-Oeste, atual Vermelha), que precisou ser efetuada a primeira transferência de carga de um pilar de sustentação do elevado Costa e Silva (Minhocão), para poder ser escavado o túnel. A operação ocorreu com o tráfego fluindo normalmente na via superior e as providências começaram com a colocação de novas fundações (tubulações) sob o pilar, seguida da construção de vigas protendidas que “abraçaram” todo o perímetro do bloco de fundação, como uma maca. O passo seguinte foi a transferência da carga através da própria protensão e de macaqueamento e, posteriormente, o corte a martelo das dive
rsas estacas tipo Franki originais. Nesse momento, o túnel do metrô começou a ser escavado abaixo, com o uso do método Cut and Cover. Processo semelhante também foi usado em outro pilar do elevado.
A bem sucedida construção do trecho elevado da Linha 1 (entre as estações Ponte Pequena – atual Armênia – e Santana) serviu para a introdução de inovações na execução do elevado Sé-Brás da linha 3. As vigas-caixão foram substituídas por vigas do tipo “1”, sem transversinas intermediárias, e foram adotadas fôrmas suspensas para construir o tabuleiro, aproveitando as vigas pré-moldadas já lançadas.
Nessa linha houve um aumento da nacionalização do material rodante e dos sistemas eletroeletrônicos, solução possível porque engenheiros que eram da Companhia do Metrô passaram a fazer parte de quadros de empresas fornecedoras multinacionais que abriram escritórios no Brasil.

 

 

Especialidade

Quando a Linha 3-Vermelha estava sendo construída, foram definidos os projetos para a Linha 2-Verde, que um dia, quando for concluída integralmente, interligará os bairros de Vila Madalena, Vila Prudente e Vila Alpina (hoje liga a estação Ana Rosa, no bairro de Vila Mariana, à estação Vila Madalena, num total de 7 km e oito estações). Ao mesmo tempo, decidiu-se pela construção de um prolongamento da Linha 1, logo após a estação Santana, especialmente para criar um local de estacionamento de trens, de modo a  imprimir maior agilidade à linha com a redução do intervalo entre as composições.
Na execução deste prolongamento foi usado pela primeira vez no Brasil em área urbana o novo método austríaco de escavação NATM (New Austrian Tunnelling Method) em grande diâmetro, opção feita para escavar dois túneis singelos sob o morro de Santana. “Em vez de desapropriar a área e empregar o método Cut and Cover, que exigiria valas muito profundas, e como não era possível  usar shield, já que originalmente o trecho era muito curto (65 m), recorremos ao NATM, que na época era a menina dos olhos da engenharia internacional e havia sido introduzido no País na construção da Ferrovia do Aço”, contra Sergio Salvadori.
O êxito no uso do NATM animou a Companhia do Metrô a especificar o método para escavar trechos da Linha 2, que atravessa essencialmente a região da avenida Paulista, situada em um espigão e apresentando solo coesivo (argila porosa vermelha). Com esses trabalhos, a capacidade da engenharia brasileira foi reconhecida em todo o mundo e o País tornou-se uma referência internacional em NATM.
Ainda na Paulista, a Construtora Andrade Gutierrez adotou o shield inglês usado nas obras do Canal da Mancha, adaptando-o às condições locais. Ele foi montado no Brasil pela Isomonte, de Minas Gerais, empregava anéis de concreto expansíveis sem parafusos. Enquanto na Linha 1 avanços de 3 ou 4 m/dia eram considerados expressivos, nessa linha os avanços do shield foram de 30 m/dia em média, atingindo um máximo de 45 m/dia, considerado recorde mundial na época para Shields similares.

 

Preferência pelo shield

Trinta e quatro anos depois do início da primeira linha do metrô paulista, a execução da Linha 4-Amarela está sendo aguardada com ansiedade pela população, cansada dos engarrafamentos, dos rodízios e precariedade do transporte urbano. A linha, cujas obras estão prestes a serem licitadas, foi projetada para ter a quase totalidade se seus túneis escavados por máquinas Shields. Os projetos da Companhia do Metrô especificam o uso de TBM’s (Tunnel Boring Machine) do tipo EPBS (Earth Pressure Balanced Shield), para escavação em solo, e do tipo EPBS mixed face, para escavação em terrenos mistos de solo e rocha, com utilização de anéis de concreto.
“Hoje, o NATM está sendo substituído pelo uso de equipamentos mecanizados nos trechos longos e de seção constante porque o sistema é muito mais previsível: a máquina dispõe de sistemas eletrônicos para correção de rumo e monta os anéis com muita rapidez. Além disso, os avanços tecnológicos reduziram seu preço: já não exige mais o ar comprimido em todo o túnel e mantém perfeita a estabilidade nas operações de corte e de retirada do material, que são feitas por um sistema de rosca sem fim (parafuso de Arquimedes)”, explica o engenheiro Salvadori. Outras vantagens, segundo ele, a favor do método de escavação mecanizada advêm do fato de permitir controlar com facilidade os cronogramas de obras, bem como controlar e minimizar os recalques dos edifícios situados na periferia dos túneis.

 

 

Na Cidade Maravilhosa

Anunciado praticamente ao mesmo tempo em que o paulista, o metrô carioca sofreu uma série de percalços para entrar em operação e ter sua expansão realizada. A primeira linha foi inaugurada em 1979, com cinco estações e, a segunda, em 1981, com duas. Hoje (2002), cada uma delas tem 16 estações e operam integradas.

Na primeira fase de obras, quando foi construído o trecho da Central do Brasil até o Largo da Glória, foram utilizadas técnicas especiais para as escavações na região central e adotadas soluções que garantiram a integridade das edificações como paredes-diafragma e perfis pranchados para contenção de paredes de galerias. Medidas especiais foram tomadas no sentido de preservar o Palácio Monroe, antiga sede do Senado Federal e, na época, sede do Estado Maior das Forças Armadas, construído em 1922 para ser o Pavilhão dos Estados Unidos nas comemorações do centenário da Independência do Brasil. As escavações para as paredes-diafragma chegaram a 20 cm das fundações. Contratada para os serviços, a Estacas Franki optou pela construção da cortina em painéis de dimensões menores (de 2,80 a 3 m), executados alternadamente, de forma a reduzir os efeitos do empuxo de terra durante e após os trabalhos. Com 80 cm de espessura, as paredes chegaram a atingir profundidade de 18 m local. (Com pesar, registra-se que o edifício acabou sendo demolido anos depois).

Na linha 2, a estação da Pavuna, com mais de 8 mil m² de área e situada em terreno com alto nível de lençol freático e presença de turfa, foi construída pela Queiroz Galvão, integrando um lote de 4 km que incluiu ainda outras três estações de embarque e as vias permanentes. Para obter ganhos de produtividade e custos, a empresa montou uma fábrica de pré-moldados situada em ponto estratégico, de forma que nenhum canteiro ficasse a uma distância superior a 1 km.
Equipada com dois pórticos de 15 t, a unidade industrial foi equipada para produzir 600 m³/
mês e até 10 linhas diferentes de pré-moldados. Vigas, lajes pi (utilizadas no piso das plataformas de embarque) e vigas W (usadas na cobertura) foram fabricadas no local, representando 60% dos 13.100 m³ de concreto consumidos nas obras. Os demais 40% corresponderam às estruturas moldadas in loco (pilares, paredes da galeria de cabos elétricos, escadas e suportes para escadas rolantes). No fechamento lateral das estações, a velocidade e a produtividade foram garantidas com fôrmas industrializadas na concretagem. A estação Pavuna difere das demais pelo sistema de cobertura adotado, com estrutura metálica espacial e telhas galvanizadas.

Atualmente, encontra-se em andamento as obras da nova estação Siqueira Campos, em Copacabana, e do trecho que fará sua interligação à estação Cardeal Arcoverde. Trata-se de uma estação com 6 mil m² de área e três pavimentos, cujas escavações foram feitas com uso do método Cut and Cover invertido. O engenheiro Clóvis Peixoto, superintendente de contrato da Construtora Andrade Gutierrez, responsável pelo conjunto dessas obras, explica que “a execução das lajes de cima para baixo permitiu economizar tempo e recursos, pois dispensou o entroncamento com perfis metálicos nas paredes-diafragma, necessário caso fosse adotado o método de escavação tradicional, mediante o qual se escavaria toda a estação da superfície até o fundo e, posteriormente, seriam construídas as lajes de baixo para cima”.
 

Fonte: Padrão

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