PLANEJAMENTO EXECUTIVO DAS ESCAVACOES SUBTERRANEAS DO CIRCUITO HIDRAULICO DE GERACAO DE SERRA DA MESA

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1 PLANEJAMENTO EXECUTIVO DAS ESCAVACOES SUBTERRANEAS DO CIRCUITO HIDRAULICO DE GERACAO DE SERRA DA MESA Eng Ludgero Pimenta de Avila EngQ Miguel Zerbine de Faria EngQ Nelson Caproni Junior EngQ Newton Goulart Graga FURNAS Centrais E16tricas S.A. RESUMO Este trabalho apresenta o planejamento executivo adotado para a escavagao subterransa do Circuito Hidraulico de Geragao da Usina Serra da Mesa, do Aproveitamento Hidroel6trico do Sao F61ix, com sntase Para as escavagaes das Cavernas da Casa de Forga a Chamin6 do Equillbrio, corn grandes dimens6es. Outro ponto importante considerado sao as diferentes metodologias empregadas para a/argamento do pogos a tuneis. 1. INTRODUcAO A Usina Serra da Mesa, em construgao no rio Tocantins, no norte do Estado de Goias, entre os municipios de Minagu e Colinas do Sul, tera uma potancia instalada de MW, com tras unidades geradoras de 400 MW cada. Este empreendimento tem Como principal peculiaridade o seu Circuito Hidraulico de Geragao subterraneo a partir da Tomada d'agua. Um projeto de obra com essas caracteristicas induz a possibilidade de variagoes com relagao ao seu planejamento, dependendo das condigaes locais, tipos de rocha, prazo para execugao, equipamentos a empregar, etc., e julgando que a solugao adotada em Serra da Mesa possa ser de interesse da comunidade t6cnica do Setor de Construgao de Grander Obras. O Circuito Hidraulico de Geragao de Serra da Mesa compreende o Canal de Adugao da Tomada D'Agua, os Tuneis do Adugao, Tuneis de Pressao, Casa de Forga, Chamin6 de Equillbrio, Tunel de Fuga e Canal de Fuga. Destas estruturas, apenas os Canais de Adugao e de Fuga sao executados a c6u aberto, sendo as demais subterraneas. Agregados a essas estruturas existem tamb6m os Pogos das Comportas de Tomada D'Agua, os Pogos dos Barramentos Blindados, o Pogo de Ventilagao da Casa de Forga, o Pogo de Circulagao Vertical da Casa do Forga a os Tuneis de Acesso a Casa de Forga e Chamin6 de Equilbrio. Na Figura 1 mostra-se, em perspectiva, a disposigao das estruturas que compoem o Circuito Hidraulico de Geragao. 2. OBJETIVO Este trabalho tem por objetivo apresentar o planejamento executivo concebido a implementado na obra, para as escavagaes subterraneas do Circuito Hidraulico de Geragao da Usina Serra da Mesa. Neste planejamento serao destacados: Escavagao das Cavernas da Casa de Forga e Chamina de Equilibrio; Escavagao dos Pogos; Escavagao dos Tuneis. 3. CARACTERISTICAS DO CIRCUITO HIDRAULICO DE GERAtAO Nas escavagaes subterraneas, com volume total de m3, destacam -se as seguintes estruturas (Figura 2): Caverna da Casa de Forga: com 137 m de comprimento, 29,20 m de largura a 70 m de altura. Volume total escavado = m3; Caverna do Chamina de Equillbrio : com 69 m de comprimento, 20 m de largura e 65 m de altura. Volume total escavado = m3; Tuneis de' Acesso a Casa de Forga e Chamin6 de Equillbrio : com 440 m de comprimento, 10 m de largura e 7,6 m de altura. Volume total escavado = m3; Tunel de Fuga: com 500 m de comprimento, 16 m de largura e 19 m de altura. Volume total escavado = m3; XX Seminlrio Nacional de Grandes Barragens 401

2 FIGURA 1 - PERSPECTIVA DO CIRCUITO HIDRAULICO DE GERACAO 402 XX SeminBrio Nacional de Grandes Barragens

3 FIGURA 2 - CIRCUITO HIDRAULICO DE GERAcAO Tres Tuneis do Adugao: com 24 m de comprimento, segao retangular variavel de 19 x 25 m a 8,2 x 11,10 m. Volume escavado = m3; Tres Tuneis de Pressao: com 126 m de comprimento e 10 m de diametro por unidade. Volume total escavado = m3; Tres Pogos de Barramento Blindados: com 123 m de profundidade e 5,5 m de diametro cada. Volume total escavado = m3; Tres Pogos de Comportas de Tomada D'Agua: com 59 m de profundidade e segao retangular de 10,6 x 8 m cada. Volume total escavado = m3; Um Pogo de Ventilagao da Casa de Forga: com 138 m de profundidade e diametro variando de 5,7 a 8,5 m. Volume total escavado = m3; Um Pogo de Circulagao Vertical de Pessoas: com 121 m de profundidade e segao eljptica, com eixo major = 8,2 e menor = 5,6 m. Volume total escavado = m3; 4. CARACTERISTICAS GEOMECANICAS DO MACIC;O O macigo no local das escavagoes a constituido por rochas graniticas sas, muito consistentes e muito pouco fraturadas, caracterizando o macigo como de excelentes propriedades geomecanicas. O estado de tens8es na area da Casa do Forga, determinado atravds de ensaios de fraturamento hidraulico, e o seguinte: Tensao Vertical (Sv): Sv = 0,265 Kg/cm2/m Profundidade (m) Tensao Horizontal, paralela ao eixo longitudinal das cavernas (SH) S H = 155 ± 30 Kg/cm2 Tensao Horizontal, paralela ao oixo transversal das cavernas (Sh) Sh = 95 ± 10 Kg/cm2 (Refer@ncia [1)) 5. CONDICIONANTES DO PLANEJAMENTO EXECUTIVO Para o planejamento das escavagoes subterraneas foram considerados os seguintes condicionantes: Alteragoes de programa em fungao de restrigoes orgamentarias a outros fatores; Restringiu-se a quantidade de acessos auxiliares para a execugao das escavagoes principais, de modo a minimizar a perturbagao do macigo, tendo os mesmos sido desenvolvidos atraves das estruturas permanentes; 0 volume escavado em uma unica etapa de detonagao foi limitado a um maximo de 500 m3; 0 controle do nivel de vibragao, principalmente nas estruturas do pilar em rocha entre as cavernas da Casa de Forga e Chamine de Equilibrio, tirantes e viga de concreto para suporte das Pontes Rolantes e espelho frontal do Canal de Adugao; Preservagao do macigo nas linhas finais de projeto, usando tecnicas de desmonte ("Smooth Blasting" e "Cushion Blasting") e o controls de vibragao na superficie remanescente. Minimizagao do tratamento da rocha. Servigos de instrumentagao. 6. PLANEJAMENTO DA ESCAVAcAO DAS CAVERNAS Os trabalhos de escavagao das cavernas foram precedidos pela abertura do Tunel de Acesso Principal ate o nivel do piso dos geradores (elevagao 335,00 m) da Casa de Forga. Deste Tunel partiu um tunel auxiliar de acesso em diregao a abobada da Caverna da Chamine de Equiljbrio. Estes tuneis auxiliares permitiram o primeiro rebaixo, desde o teto, ate as elevagoes 342,50 m (h = 18,5 m) e 345,00 (h = 17 m) para a Casa de Forga e Chamine de Equilibrio, respectivamente, e em toda a extensao das cavernas. XX SeminBrio Nacional do Grandes Barragens 403

4 Na sequencia, executou -se o rebaixo intermediario da Caverna da Casa de Forga ate a elevagao 318,00 m (h = 24,50 m ), e da Chamine de Equilibrio ate a elevagao 327,00 m ( h = 18,00 m), em bancadas com altura maxima de 10 metros, tendo sido retirada polo t6nel de acesso principal toda a rocha escavada. Finalmente, executou -se os ultimos rebaixos da Casa de Forga e Chamine de Equilibrio, com alturas aproximadas de 24 e 21 metros, respectivamente, tendo a rocha escavada sido retirada polo Tunel de Fuga. As Figuras 3 a 12 ilustram todo o processo executivo das escavagoes das cavernas da Casa de Forga e Chamine de Equilibrio. 7. PLANEJAMENTO EXECUTIVO DOS POCOS Para a escavagao de todos os pogos adotou-se a solugao de executar -se preliminarmente um pogo piloto, com 2,44 m de diametro, atraves do qual, posteriormente, se fez o alargamento deste, por escavagao descendente, ate as linhas finais de projeto. 0 metodo utilizado para escavagao do pogo piloto foi o sistema " RAISE BORING " ( referencia 2). Para o alargamento desses pogos ate as linhas finals de projeto adotou -se as seguintes metodologias: 8, PLANEJAMENTO EXECUTIVO DOS TUNEIS Os tuneis obedeceram o sistema classico do escavagao para esse tipo de obra. Ressaltamos, no entanto, o processo executivo dos emboques dos mesmos e a execugao dos tuneis de pressao. Na escavagao dos emboques, de modo a preservar o macigo nestas segoes, optou -se pela execugao de tuneis pilotos de menores dimensoes, com extensao de 20 m a partir do emboque e posteriormente alargando ate as linhas finais do projeto. A Figura 14 exemplifica o esquema tipico adotado. Nos tuneis do pressao, apds a escavagao do tunel piloto pelo sistema "RAISE BORING " ( referencia 2), o alargamento ate o diametro final de projeto foi realizado em duas etapas. A primeira etapa consistiu de uma perfuragao radial, inclinada 30 em relagao a segao transversal do ttnel, no sentido ascendents, em avangos de 1,40 metros. A segunda etapa consistiu de uma perfuragao feita com martelo de coluna, em toda a area restante da segao do tunel, executado no sentido descendente, assim como o desmonte em avangos de 2,40 metros. A Figura 15 ilustra o processo executivo adotado. 7.1 Pogos dos Barramentos Blindados, de Circulagao Vertical e de Ventilagao 0 alargamento ate as linhas finais de projeto foi executado no sentido descendente, em bancadas de perfuragao de 12 m e avangos de 2 m. 7.2 Pogos das Comportas Executou -se um primeiro alargamento (2a fase ) ao longo da profundidade do pogo (Figura 13). Concluida esta fase iniciou -se o 2 alargamento (3a fase), em bancadas inclinadas. Finalmente, escavou-se a 0 a ultima fase. Todo o processo foi realizado no sentido descendente. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS [11 HAIMSON, BELAZEL C.; "Hydraulic Fracturing Stress Measurements in Drill Holes SR-63 e SR-65, Serra da Mesa Hydroeletric Project, State of Goias, Brazil" - Report to Furnas Centrals Eletricas S.A. - October 30, 988. [2] AVILA, LUDGERO P.; CAPRONI, NELSON J; MARTINS, G.F.; "Raise Boring ", Uma Alternativa para Execugao do Pogos Profundos Escavados em Rocha - XIX Seminario Nacional de Grandes Barragens - Aracaju XX Seminario Nacional de Grandes Barragens

5 FIGURA 3 XX SeminBrio Nacionel de Grandes Barragens 405

6 FIGURA XX Seminario Nacional de Grandes Barragens

7 FIGURA 5 XX Seminario Nacional de Grandes Barragens 407

8 FIGURA XX Seminario Nacional do Grandes Barragens

9 FIGURA 7 XX SeminBrio Nacional de Grandes Barragens 409

10 FIGURA 8 SeminBrio Nacional de Grandes Barragens 410 XX

11 FIGURA 9 XX SeminArio Nacional de Grandes Barragens 411

12 FIGURA XX Seminerio Nacional de Grandes Barrag ns

13 i FIGURA 11 XX SeminBrio Nacional de Grandes Barragens 413

14 FIGURA XX Seminario Nacional de Grandes Barra ens

15 29 FASE 19 FASE 39 FASE 19 FASE - RAISE BORING COM 0 2,44 m. 29 FASE-19 ALARGAMENTO 39 FASE - 29ALARGAMENTO 49 FASE - ALARGAMENTO MARTELETE FIGURA 13 - ESCAVAcAO POCOS DAS COMPORTAS C TUNEL DE FUGA NOTAS 1- TODAS AS DIMENSOES EM METRO 2- PLANEJAMENTO PARA ESCAVAcAO ENTRE AS ESTACAS 0+00 e 0+15,00 16,00 SEcAO TRANSVERSAL FIGURA 14 - SECAO TIPICA DE EMBOOUE XX Seminbrio Nacional do Grandee Barragens 415

16 FIGURA 15 - ESCAVA(^AO DOS TUNEIS DE PRESSAO 416 XX SemirWrio Nacional do Grandes Barra ens

17 FOTO 1 - Escavacao da Casa de Forca - Elevacao 361,00 a 335,00 m FOTO 2 - Escavarcao da Chamine de Equillbrio Elevagao 362,00 a 327,00 m XX Seminirio Nacional de Grandes Barragens 417

18 FOTO 3 - Alargamento final do Pogo de Circulagao Vertical (comprimento = 121 m) FOTO 4 - Emboque dos Tuneis de Adugao da Tomada d'agua 418 XX Seminario Nacional de Grandes Barra ens