Revestimento de concreto extrudado para túneis

Abstract

Os métodos mais utilizados para construção de túneis são o NATM (New Austrian Tunneling Method) e as escavações mecanizadas com TBMs (Tunnel Boring Machine). Em ambos os métodos, as técnicas de revestimento normalmente usam concreto projetado e aduelas pré-moldadas, respectivamente. Foi conduzida uma pesquisa em fontes acadêmicas e de mercado relevantes para se entender o tema estudado. Uma análise bibliométrica auxiliou a identificar os autores e localidades mais relevantes das publicações. Destacaram-se o Brasil, Japão, Alemanha, Estados Unidos e Inglaterra. Inicialmente, descreve-se alguns conceitos sobre o setor tuneleiro. O estudo inclui classificação de rochas, escavações, sistemas de suporte e de revestimento tuneleiro. Ao final desta seção, discute-se sobre como os valores de custo do projeto são influenciados por estas características construtivas. O revestimento com concreto extrudado (ECL Extruded Concrete Lining) tem sido recentemente utilizado como uma alternativa inovadora em túneis. Esta técnica foi desenvolvida no século passado por entidades europeias e japonesas. Sua utilização ocorreu em obras de transportes, energia e saneamento. Duas metodologias de execução de revestimento extrudado são demonstradas no presente estudo. A primeira delas é uma iniciativa do grupo brasileiro BraBo (Brazilian Borer), ainda em caráter conceitual, onde foi proposto usar uma forma deslizante e reologias especiais para a pasta cimentícia. A segunda alternativa é uma iniciativa japonesa denominada SENS (Shield Extruded NATM System), usada no túnel Sanbongi Hara, no Japão. Neste último caso, foi utilizada uma forma desmontável para auxiliar na atividade de concretagem (revestimento). Foram descritos três estudos de caso com técnicas diferentes de túneis. No primeiro caso, observou-se um túnel feito com uso de NATM e concreto projetado. O segundo caso descreve foi sobre um projeto com uso de uma TBM e aduelas de concreto. O terceiro caso refere-se a um túnel feito no Japão utilizando concreto extrudado como revestimento. Com base na bibliografia e estudos de caso, foi realizada uma comparação entre os diferentes métodos de escavação. Foi evidenciada a performance na execução do revestimento quanto nos aspectos logísticos (transporte e armazenamento), esforços de flexão, processos executivos e custos. Algumas das características desejáveis dos túneis foram comparadas. Por fim, os resultados indicaram que o revestimento de túneis com concreto extrudado apresenta algumas vantagens em relação às alternativas tradicionais de revestimento (concreto projetado e aduelas de concreto). Isto poderia favorecer a aplicação em segmentos de novos projetos.

Abstract : The methods for tunnel construction most commonly used are NATM (New Austrian Tunneling Method) and mechanized excavations with TBMs (Tunnel Boring Machine). In both methods, the tunnel lining techniques usually use precast concrete and precast concrete, respectively. A research was conducted in relevant academic and market sources to understand the studied subject. A bibliometric analysis helped identify the most relevant authors and locations of publications. Brazil, Japan, Germany, the United States and England stood out. Firstly, some concepts about the tunnel sector are described. The study includes classification of rocks, excavations, systems of support and tunel coating. At the end of this section, we discuss how project cost values are influenced by these constructive characteristics. Extruded Concrete Lining (ECL) has recently been used as an innovative alternative in tunnels. This technique was developed in the last century by European and Japanese entities. Its use occurred in works of transport, energy and sanitation. Two extruded lining methodologies are demonstrated in the present study. The first one is an initiative of the Brazilian group BraBo (Brazilian Borer), still in conceptual character. The team proposed to use a sliding form and special rheology for the cement paste. The second alternative is a Japanese initiative called SENS (Shield Extruded NATM System), used in the Sanbongi Hara tunnel in Japan. In this last case, a dismountable formwork was used to aid in the concreting (lining) activity. Three case studies with different tunneling techniques were described. In the first case, a tunnel made using NATM and projected concrete was observed. The second case described was about a project using a TBM and precast segments. The third case concerns a tunnel made in Japan using extruded concrete as a lining.Based on the bibliography and case studies, a comparison was made between the different excavation methods, in terms of performance in the execution of the lining, logistic aspects (transport and storage), bending moments, executive processes and costs. Some of the desirable characteristics of the tunnels were compared. Finally, the results indicated that the tunnel lining using extruded concrete presents some advantages over the traditional alternatives (sprayed concrete and precast segments). This could favor the application in segments of new projects.