CAPÍTULO 12 OBRAS ESPECIAIS REVESTIDAS COM GEOMEMBRANA

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1 147 CAPÍTULO 12 OBRAS ESPECIAIS REVESTIDAS COM GEOMEMBRANA Revestimento de Túneis e Galerias 1. Generalidades A construção de túneis é uma das áreas mais complexas da engenharia civil, devido a exigência do conhecimento geológico, geofísico e dos custos da escavação. O revestimento de túneis com geomembranas tem sido utilizado desde a década de 80, iniciando-se nos Estados Unidos e estendendo-se para a Europa e outros paises, e contribuiu para a melhoria da qualidade e durabilidade deste tipo de obra. A impermeabilização de túneis e galerias tem por objetivo assegurar a estanqueidade durante a vida útil da obra, protegendo o revestimento de concreto contra a agressividade das águas infiltradas, que podem danificá-lo ao longo do tempo. Os túneis não revestidos com geomembrana geralmente apresentam um alto custo de manutenção devido à lixiviação do concreto de revestimento e avarias de suas paredes de concreto, devido à ação da infiltração da água, UNE O método de escavação de túneis NATM (New Austrian Tunneling Method) é o que mais emprega revestimento com geomembranas, segundo Koerner 1999, sendo este revestimento também aplicado em túneis executados a céu aberto (open cut). 2. Impermeabilização de Estruturas Subterrâneas Devido a grande sensibilidade a umidade, dos equipamentos eletrônicos, que monitoram as linhas metroviárias, às exigências crescentes dos usuários e visando minimizar os custos de manutenção, as obras subterrâneas têm sido projetadas e construídas, dando-se atenção especial à preservação da estanqueidade. Em obras subterrâneas, como o metrô de São Paulo, os métodos tradicionais para minimizar ou prevenir a infiltração de água, como injeções do maciço adjacente, revestimento em concreto de baixa permeabilidade, ou mesmo injeções dos mais diversos produtos, com a finalidade de vedação do revestimento do túnel, não tem produzido resultados esperados, Rocha, H. C., Tentativas, no inicio dos anos 60, de aplicação de uma camada impermeável entre as duas camadas de revestimento de concreto de um túnel, com membrana de mastique asfáltico e isolantes projetados com fibra de vidro reforçada, nunca obtiveram grande sucesso, Egger, As geomembranas termoplásticas começaram a ser utilizadas na impermeabilização de túneis no inicio da década de 80, com a adoção do NATM na Europa (Suíça e Áustria) e nos Estados Unidos (metrô de Washington). O sucesso do uso das geomembranas foi devido à redução dos custos operacionais e de manutenção, devido ao bom desempenho destes geossintéticos.

2 Métodos Executivos e Aplicações da Geomembrana em Túneis 3.1. Método NATM (New Austrian Tunneling Method) Método executivo subterrâneo, no qual a aplicação da geomembrana é feita após a escavação e o revestimento da superfície escavada com concreto projetado. Uma camada drenante é colocada entre o revestimento de concreto e a geomembrana. A camada mais externa é o revestimento estrutural Método de sustentação por aduelas Método construtivo subterrâneo, que emprega aduelas pré-fabricadas de concreto armado, para sustentação do maciço escavado Escavação a céu aberto de túneis e galerias (open cut) Método executivo utilizado em escavações em geral Reparo de túneis Nos casos em que o pé direito permite o rebaixamento da abóbada, os túneis existentes podem ser impermeabilizados de forma análoga a uma nova construção Aplicações especiais Galerias de pressão ou de descarga hidráulica e poços de ventilação. 4. Aplicação da Geomembrana em Revestimento Impermeabilizante de Túneis A geomembrana usada para revestimento impermeabilizante de túneis é a flexível, de polietileno linear (PEBDL), a qual pode receber aditivos para três níveis de resistência ao fogo: B1, B2 ou B3, sendo B1 o que oferece a maior resistência. As geomembranas de polietileno linear possuem o alongamento na ruptura superior ao das geomembranas de PEAD, absorvem deformações multiaxiais, além de apresentarem excelente resistência ao puncionamento. Seu controle de qualidade de fabricação segue as recomendações da GM 17 do GRI, Geosynthetic Research Institute. O revestimento impermeabilizante do túnel compreende a geomembrana, que atua como elemento impermeável e o geotêxtil não-tecido como proteção, tanto anterior como posterior, a danos mecânicos e como elemento drenante. 5. Drenagem em Túneis A drenagem em túneis pode ser feita através do geotêxtil não-tecido ou através do geocomposto constituído por uma geonet (georrede) acoplada por calor ao geotêxtil em uma ou nas duas faces (ver capítulo 4 - Drenagem com Geonets e Geocompostos e capítulo 5 Geocomposto NORDREN ). O geotêxtil, segundo a UNE , desempenha a função principal de proteção, evitando a perfuração da geomembrana pelas arestas e pontos salientes da abóbada escavada e facilitando o deslizamento da mesma, quando solicitada por movimentações do maciço. Quanto à drenagem, o geotêxtil evita a formação de subpressão e dá escape ao ar, evitando a formação de bolhas.

3 149 O geocomposto drenante é mais utilizado em túneis escavados a céu aberto, com grande quantidade de água de infiltração e risco de incrustações, casos que exigem grande transmissividade. Os geotêxteis utilizados em revestimentos de túneis devem ser de polímeros resistentes a soluções de alta alcalinidade (ph > 12). 6. Vantagens do Uso do Polietileno no Revestimento de Túneis Não emite gases tóxicos durante sua combustão Resina especial de baixa densidade linear, que garante a flexibilidade Garante estanqueidade por longo prazo Possui excelente resistência química às substâncias normalmente encontradas nos solos e / ou rochas escavados Sua flexibilidade é assegurada sem a necessidade de incorporação de plastificantes na fabricação da geomembrana, não sendo, portanto susceptível de migração de aditivos Alta durabilidade e resistência ao intemperismo nas condições impostas por obras deste tipo O processo de fabricação por extrusão é contínuo, produzindo uma geomembrana monolítica, na qual é impossível haver delaminação As soldas são realizadas entre dois painéis idênticos, sem a necessidade de qualquer tipo de preparação 7. Combustão do Polietileno Quando queimado o polietileno emite o negro de fumo, produto não tóxico, vapor de água e dióxido de carbono; enquanto ss geomembranas de PVC produzem na combustão compostos clorados do ácido hidroclorídrico e o gás cloro, os quais são altamente tóxicos e agressivos, como a dioxina. 8. Inflamabilidade do Polietileno Quando especificada para uso que requer resistência ao fogo, a geomembrana de polietileno pode ser fabricada com aditivos antichamas incorporados à matéria prima. Estes aditivos fornecem três níveis de resistência ao fogo: B1, B2 ou B3, sendo B1 o que oferece a maior resistência.

4 Etapas do Revestimento do Túnel com Geomembrana As etapas de execução do método de escavação de túneis NATM são as seguintes: Escavação da rocha ou do solo Revestimento da superfície escavada com concreto projetado Colocação e fixação de um geotêxtil espesso, de pelo menos 400 gr/m 2 Conexão do geotêxtil com drenos dos dois lados na cota de fundo do túnel Colocação e fixação da geomembrana sobre o geotêxtil Colocação do revestimento externo de concreto sobre a geomembrana A figura abaixo mostra a seqüência de camadas usadas no revestimento de túneis com geomembranas. Revestimento Impermeabilizante de Túneis com Geomembrana (From Koerner, 1999) Cortinas e Trincheiras de Contenção 1. Generalidades As geomembranas colocadas verticalmente têm sido usadas no controle de percolação em barragens e em barreiras ( cutoff ) verticais nos trabalhos de remediação de solos contaminados. Este tipo de barreira pode ser colocado em várias posições e profundidades, de acordo com as circunstâncias da obra: próxima ou no pé do talude de montante da barragem; próxima ou no pé do talude de jusante da barragem; verticalmente no interior da barragem desde a crista até o topo da fundação ou mesmo através da fundação; em forma de cortina ao redor da área a ser contida, como depósitos de resíduos perigosos, Koerner 1999.

5 Método Construtivo Depois de escavada a trincheira ou a cortina, os painéis de geomembrana já soldada são colocados no seu interior e em seguida é feito o reaterro, empurrando a geomembrana para um dos lados da vala. Para valas de cortinas profundas, para evitar o desmoronamento das paredes usa-se preencher a vala com lama bentonítica. Cortinas de até um metro de largura por vinte metros de comprimento têm sido executadas por este método, conforme figura abaixo. Geomembrana em cortina para barrar a percolação de contaminantes do solo (From Koerner, 1999)

6 152 Referências Bibliográficas 1. Egger, K.; Mergelsberg, W.; Sauer, G. (2004). Achieving Dry Stations and Tunnels with Flexible Waterproofing Membranes 1o. Congresso Brasileiro de Túneis e Estruturas Subterrâneas CBT São Paulo. 2. Koerner R. M. (1999). Designing with Geosynthetics Fourth Edition. Prentice Hall, N. J. 3. UNE :2000. Materiales Sintéticos Puesta em Obra Sistema de Impermeabilización de Túneles y Galerias com Láminas Termoplásticas Prefabricadas Norma Española. 4. Rocha, H. C.; Peixoto Silva, M. A. A; Ribeiro Neto, F.; Nunes, N. L. (2004). Impermeabilização de Estruturas Subterrâneas Edição Metrô de São Paulo da Revista Engenharia n o. 564 pp