Tuneladoras: o legado tecnológico aplicado em obras subterrâneas

Estes equipamentos são fabricados “sob medida” de acordo com necessidades operacionais e atuam em diversos empreendimentos de engenharia espalhados pelo país

Publicado em: 09/12/2013Atualizado em: 19/01/2014

Texto: Redação PE

Uma tecnologia construtiva é considerada uma das mais eficientes e seguras da engenharia moderna e tornou-se referência mundial nesta área para aumentar a produtividade nas escavações de túneis e em demais obras subterrâneas de grande porte. Trata-se do shield, mais conhecido como tatuzão, uma espécie “agigantada” de escavadeira com frente balanceada de terra, que, além de escavar em maiores quantidades, instala anéis de concreto para dar forma aos túneis.

O metrô de São Paulo foi o primeiro a usar no Brasil uma máquina tuneladora de grande diâmetro. Esse método construtivo foi aplicado desde as obras da Linha 1 – Azul, executadas nos anos 70, até o novo projeto da Linha 4 – Amarela, que previa a utilização de uma máquina nessas proporções para a escavação dos túneis de via.

Hoje, com o avanço tecnológico, a opção por esse equipamento se justifica por sua capacidade produtiva e segurança. Dependendo do modelo, o shield pode perfurar de 12 a 15 metros por dia e escavar uma extensão de mais de 4,8 quilômetros. São cinco os tipos, que variam de acordo com a couraça: 1 – shield manual (frente aberta); 2 – shield com suporte mecânico frontal; 3 – shield manual com ar comprimido; 4 – shield bentonítica (slurry shield); 5 – earth pressure balanced shield (EPBS). No caso de escavação de rochas, não há couraça, e a progressão se dá mediante sapatas ancoradas nas paredes laterais do túnel.

A obra da Linha 5 – Lilás do metrô de São Paulo conta com uma ação inédita no Brasil, para cumprir com o prazo de entrega, em 2016: três tuneladoras estão operando simultaneamente, divididas pelos trajetos e de acordo com a necessidade operacional específica. Essas máquinas foram feitas sob encomenda pela fabricante alemã Herrenknecht, que produz tuneladoras com diâmetros variados para diversas condições de solo.

A construção da Linha 4 do metrô do Rio de Janeiro possui dois equipamentos similares, também projetados especificamente para atender às demandas específicas dessa obra. Tal maquinário foi escolhido para a região devido às características do solo – frágil e poroso, um misto de areia, água e rocha. O maior exemplar já utilizado na América Latina é responsável pela escavação entre as estações General Osório e Gávea, sem passar por baixo de prédios.

SHIELD EPB

Enquanto métodos convencionais executam 1 metro de túnel por dia, o modelo Shield EPB (earth pressure balanced) tem capacidade para executar e entregar até 15 metros nesse mesmo intervalo de tempo. A roda de corte gira quatro vezes por minuto e remove cerca de 4.300 toneladas de solo diariamente, o que corresponde a cerca de 237 toneladas de terra removidas a cada cinquenta minutos.

As estruturas escavadas podem sofrer pequenas deformações ou algum tipo de recalque, mas isso não compromete o projeto nem há riscos de infiltrações. Nesse tipo de obra, há uma equipe de geólogos que auxilia no avanço das operações e informa sobre as condições do solo que vai ser escavado.

Por conta da pressão exercida pela água e pelo solo, o equipamento mantém uma câmera pressurizada com o próprio material escavado atrás da cabeça de corte. Além disso, no momento da escavação, é injetada uma espuma plástica que deixa o material homogêneo e, ao mesmo tempo, impermeabiliza as paredes do túnel.

Essa máquina já está operando no trecho entre o poço Bandeirantes e a Chácara Klabin e também contribuiu nas escavações da Linha 4 – Amarela, em 2009. Porém, para esse trecho da Linha 5, a tuneladora teve suas dimensões alteradas de 9,41 metros para 10,58 metros de diâmetro de escavação, além da substituição de algumas peças e componentes, como mangueiras e motores.

Enquanto escava, o equipamento instala os anéis de revestimento de concreto de 45 toneladas, que depois são parafusados manualmente. Após essa operação, o túnel está pronto para a montagem dos trilhos.

A tuneladora avança com a ajuda de vinte pares de cilindros hidráulicos, que são apoiados nas placas de concreto que ela mesma instala. Toda essa operação é acompanhada na cabine de comando por um computador que controla todas as funções da máquina e mantém comunicação direta com o fabricante, na Alemanha.

Histórico

Escavar túneis em terrenos brandos, ou pouco competentes, sempre se constituiu em um enorme desafio, finalmente vencido, em 1825, por Marc I. Brunel. Ele construiu o primeiro túnel sob o Rio Tâmisa mediante o avanço de uma couraça metálica por baixo da qual a escavação e o revestimento podiam ser feitos em segurança.

A escavação foi efetuada por um equipamento mecanizado, o que representou grande evolução da técnica de engenharia, já que a progressão da máquina ocorria pela reação de macacos hidráulicos contra os anéis de revestimento já montados. Essa primeira couraça (em inglês, shield) evoluiu com o tempo, e hoje se desdobra em diversos tipos de máquinas tuneladoras (Tunnel Boring Machines – TBM).

Fontes:
Waldir Giannoti – Coordenador de obras civis e túneis do trecho Bandeirantes (Linha 5)
Sérgio Renato Leme – Chefe do Departamento de Construção Civil (Linha 5)
Luís Bastos Lemos – Gerente do empreendimento (Linha 5)