Como Fazer um Tunel de Metro ?

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Breve descrição

Objectivos:

Este trabalho consiste na realização de um plano tarefas  para a execução de um túnel, que no nosso caso atravessa um maciço rochoso de basalto.

O método utilizado para o desmonte da secção foi “Drilling + Blasting” (método de explosivos), este método confere uma maior rapidez de escavação e maior perfeição dos contornos dos hasteais e tecto.

A execução deste trabalho consiste em:

 a) Plano de tiro, com cálculo justificativo da disposição dos furos e suas cargas, com explosivos;

b) Tempo de ciclo para as seguintes operações: à Escavação; à Carga com explosivos; à Ventilação; à Sustimento da rocha ; à Carga e remoção de escombros.

c) Tempo total de escavação do túnel

d) Critica em relação aos dados.

Dados do trabalho

Os dados fornecidos para o desenvolvimento do trabalho foram os seguintes:

1. Prazo total de escavação_____________________________3,5 anos

2. Comprimento do túnel________________________________2600 m

3. Largura do túnel______________________________________3,3 m

4. Altura do túnel________________________________________4,4 m

5. Diâmetro dos furos no fundo____________________________38 mm

6. Tipo de rocha_____________________________________Basalto b

6.1. Resistência ao ensaio de compressão simples, uniaxial da rocha intacta______________________ 150 MPa

6.2. R.Q.D.________________________________________50 %

6.3. Espaçamento das diaclases_____________________0,40 m

6.4. Superfícies lisas dialases afastadas 2mm______________(c)

6.5. Água Subterrânea___________________________50 L/min.

6.6. Orientação das diáclases (strike/dip) em relação ao eixo do túnel no avanço (pontos de classificação segundo Bieniawski)_____________________________________ -10

7. Avanço teórico por pega________________________________3,2 m

8. Horas de trabalho por turno______________________9 (horas/turno)

9. N.º de dias úteis por ano____________________236 (dias uteis/ano)

10. N.º de turnos por dia_______________________________ 2 turnos

11. Coeficiente geral de estaleiro____________________________80 %

12. Tempo de aproximação do jumbo______________________15 min.

13. Velocidade teórica de perfuração____________________1,5 m/min.

14. Coeficiente de utilização do jumbo_______________________ 84 %

15. Coeficiente de sobre-escavação_________________________ 14 %

16. Coeficiente de empolamento____________________________75 %

17. Tipo de detonador____________________________________Elect.

18. Coeficiente de eficiência no avanço da frente_______________80 %

19. Coeficiente de eficiência na carga dos explosivos____________85 %

20. Capacidade de carga de explosivos__________________0,4 min/Kg

21. N.º de booms no drill-rig (jumbo)____________________________2

22. N.º de furos grandes vazios na caldeira (empty cut holes)________1

23. Tempo de ventilação________________________________30 min.

24. Tempos parciais (conforme dados da Atlas Copco)____________(d)

25. N.º de operários:

25.1. No jumbo_______________________________________1

25.2. Na carga de explosivos____________________________3

25.3. Na carga de escombros____________________________3

25.4. No reforço da rocha e no apoio (back-up)______________4

(a) – Superfícies muito ásperas, diáclases sem separação

(d) – Tempos parciais conforme os dados da ATLAS COPCO

Método de Execução dos Trabalhos

Na abertura do túnel, efectua-se as operações de emboquilhamento por intermédio do método de desmonte por explosivos, iniciando-se pela perfuração da frente de escavação do maciço, conforme as disposições construtivas e com a profundidade da pega de avanço.

O plano de tiro é constituído pelos furos de caldeira, furos de soleira, furos de hasteais e tecto e por furos de desmonte auxiliares. Este, é estabelecido de modo a que cada um dos furos tenha uma face livre.

Seguido do plano de tiro procede-se ao carregamento dos furos com carga explosiva  e efectua-se a sua explosão, utilizando detonadores eléctricos com os respectivos atrasos, de modo a que as explosões se processem da caldeira para o contorno, de forma a que cada tiro seja efectuado após ter decorrido o tempo necessário para a expulsão do material libertado pelos tiros anteriores.

Posteriormente as operações de desmonte, efectua-se a ventilação da frente de modo a expelir os gases e poeiras provocadas pelas detonações, e procede-se ao saneamento da frente pela remoção dos escombros e desprendimento de blocos instáveis.

Finalmente segue-se o sustimento ou suporte do maciço, que no nosso caso foi conbinado pela aplicação de uma malha electrosoldada e com uma camada de betão projectado, não se tendo optado por colocar pregagens ,devido ao tipo de terreno, não tendo estas grande eficácia .

 Classificação do maciço rochoso

Para a classificação do maciço rochoso recorreu-se á classificação geomecânica de Bieniawski.

Dispondo- se de uma rocha do tipo: Basalto  b

De seguida apresentam-se os parâmetros classificativos, sua descrição e respectiva nota atribuída pela classificação geomecânica de Bieniawski.

Assim, de acordo com a classificação geomecânica de Bieniawski obtem-se a seguinte pontuação total:

Parâmetros Classificativos Descrição Nota
Resistência à compressão uniaxial da rocha intacta 150 Mpa 12
R.Q.D. 50% 13
Espaçamento das diáclase 0,4 m 5
Estado superficial das diáclases Superfícies lisas, diaclases afastadas de 0,02m 6
Água Subterrânea 50 L/min. 4

Pontuação Total = 12 + 13 + 5 + 6 + 4 = 40

A classificação geomecânica obtida foi efectuada de acordo com a tabela de Bieniawski .

Correcção da pontuação total:

Orientação das diaclases em relação ao eixo do túnel no avanço = -10

Pelo que assim temos: 40 – 10 = 30 de pontuação global

– Classe da rocha : Classe IV, rocha mediana.

– Tempo de autosuporte: 5 horas por 1,5m de avanço.

– Tipos de sustimentos:

  • Malha soldada com pregagens de 1,5 a 3,0 metros de espaçamento;
  • Betão projectado na abobada com 150 mm de espessura;
  • Pé direito 100 mm.

Plano de tiro

O plano de tiro é constituído pelos seguintes furos:

  • Furos de caldeira;
  • Furos de soleira;
  • Furos de hasteais;
  • Furos de tecto;
  • Furos de desmonte com fractura da rocha de baixo para cima e horizontalmente;
  • Furos de desmonte com fractura da rocha de cima para baixo.

Caldeira

O tipo de caldeira adoptada é a de tipo de grande diâmetro de eixo perpendicular à face da frente de escavação e com uma profundidade de 3,2 m, correspondente ao avanço teórico da pega.

furo vazio, é rodeado por outros furos carregados de 38 mm de diâmetro, dispostos sucessivamente sobre forma quadrangular.

Diâmetro do furo grande vazio

De acordo com o gráfico da figura 7.11 (ver em anexo), para um avanço teórico de 2,1 m e com um coeficiente de eficiência no avanço da frente de 80 %, obtém-se o diâmetro pretendido:

Diâmetro do furo grande vazio = 76 mm

O diâmetro obtido corresponde ao mínimo exigível pelo gráfico da figura 7.11

Cargas de explosivos

Os furos devem ser carregados com cuidado. A carga de explosivos a utilizar não deve ser nem em  excesso nem em carência, mas sim a suficiente de modo a quebrar o maciço rochoso e assim satisfazer o objectivo pretendido.

Na área da caldeira, vai ocorrer o maior consumo de explosivos. Por vezes procede-se ao sobre carregamento de carga explosiva nos furos para compensar alguns erros.

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