Comportamento de emboques de túneis em solos residuais

Abstract

A construção de um emboque de túnel, normalmente, envolve uma complexidade de fatores, tais como zonas de transição entre solo e rocha, maciços não confinados, comportamento tipicamente tridimensional, presença de obras de contenção acima e/ou abaixo da abertura, pouca cobertura, presença de construções preexistentes e interferências diversas acima do nível do emboque com a necessidade de transposição rápida deste trecho. Soma-se, ainda a estes fatores, uma crescente exigência da sociedade quanto aos fatores paisagísticos, arquitetônicos, de funcionalidade e segurança operacional e ambiental que cercam os atuais projetos de emboques. No caso do emboque Lapa, do trecho Lapa-Pólvora, do Sistema Metroviário de Salvador (Metrosal), além de todos os fatores que envolvem a construção de um emboque de túnel, mais duas vertentes deram a esta obra um caráter particular: a necessidade de executar uma obra de tal amplitude, dentro de uma estação de transbordo rodoviário, cujo acesso é feito por milhares de pessoas/dia, sem que o sistema fosse interrompido, e a existência de dezenas de interferências, com a infraestrutura da cidade e as construções pré-existentes, a maior parte delas sem qualquer tipo de cadastro. Este trabalho analisa vários fatores que envolvem o projeto e a construção de emboques de túneis, entre eles, arquitetura, segurança, funcionalidade, meio ambiente, modelagem com programas numéricos diversos, simulações em grande escala de laboratório, etapas construtivas e monitoramento. Ao mesmo tempo, traz um amplo estudo do perfil de intemperismo de um solo residual do granulito, com a distribuição de seus principais parâmetros geotécnicos com a profundidade, obtida por meio de ensaios de campo e de laboratório. Também foi desenvolvido um equipamento de laboratório para a obtenção do parâmetro do coeficiente de empuxo no repouso (Ko) a partir de amostras de solo extraídas de blocos indeformados. Com os trabalhos desenvolvidos com a modelagem utilizando programas numéricos e modelo em grande escala de laboratório foi possível demonstrar a limitação dos métodos numéricos bidimensionais. Por outro lado, a utilização de meio homogêneo vii equivalente para simulação do suporte e enfilagens se mostrou promissor. No entanto, é fundamental que o projeto considere a alteração do valor de Ko, devido à presença de possíveis contenções nos emboques. _______________________________________________________________________________ ABSTRACT

The tunnel portal construction normally involves complex aspects, such as transitions zones between soil and rock, no confined ground, typically three dimension behavior, presence of retaining structures above and/or below of the opening, shallow overburden, presence of existing buildings and interferences above the tunnel and need of rapid execution. Besides, there is the increasing requirement of architectural, functionality, operational safety and environment factors. The Lapa portal, part of the Salvador Subway (Metrosal), in addition to all these constraints, it required the need to be built inside an overflow bus station, serving thousands of passengers per day, without interrupting the system, as well with many interferences with the city infrastructure and existing buildings, most of them without any type of register. This thesis analyzes some factors that are involved in design and construction of tunnel portals, such as architecture, safety and security, functionality, environment, numerical simulations by several programs, large-scale physical models, construction stages and monitoring. A deep study on the granulite residual soil of Salvador was also carried out, involving lab and in-situ tests, resulting on the distribution of its geotechnical parameters along depth. Moreover, it was developed a triaxial cell to determine the coefficient of earth pressure at rest (Ko) of soils, from undisturbed samples. The comparison between lab and in-situ test results has shown very good agreement for the soil tested. Numerical modeling and large-scale model tests demonstrated the limitations of the two-dimension numerical approach. On the other hand, the use of homogeneous equivalent medium for simulating the support and pipe umbrella is quite promising. However, it is important to consider in the tunnel portal design the variations of Ko values due to the presence of retaining structures.