DESAFIOS E SOLUÇÕES CONSTRUTIVAS APLICADAS NA ESCAVAÇÃO DE UM TÚNEL EM SAPRÓLITO E SOLO RESIDUAL DE GNAISSE DA LINHA 5 LILÁS DO METRO DE SÃO PAULO

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1 DESAFIOS E SOLUÇÕES CONSTRUTIVAS APLICADAS NA ESCAVAÇÃO DE UM TÚNEL EM SAPRÓLITO E SOLO RESIDUAL DE GNAISSE DA LINHA 5 LILÁS DO METRO DE SÃO PAULO Marco Aurélio A. P. Silva Andrade Gutierrez Engenharia Gustavo Aguiar Babendererde Engineers Ivo F. Teixeira Porto Faculdade de Engenharia da Universidade do Argimiro A. Ferreira Cia. do Metropolitano de São Paulo

2 Túnel Roque Petrella - Túnel Metroviário p/ aparelho de mudança de via e SE - Parte da extensão da Linha 5 Lilás do Metrô de São Paulo - Localizado na Av. Santo Amaro, em área densamente ocupada - Duas frentes Norte (245 m) e Sul (25 m)

3 Aspectos geológico-geotécnicos Escavação em macico rochoso classe V, saprólito e solo residual jovem Caracterização do solo residual/saprólito: - Muito heterogêneo. - Material com elevada compacidade e pouco coesivo. - Comportamento pode ser governado pelas características remanescentes da rocha matriz. - Poucas informações e ensaios disponíveis.

4 Aspectos de projeto - Seção de escavação variável - Parcialização em 5 etapas - Condicionamento do maciço: - Enfilagens de aço injetadas. - Colunas de JG horizontal. - Pregagens de frente com barra de fibra de vidro. - Controle da água subterrânea: - PBS a cada 5 m. - DHP a vácuo. - Instrumentação: - Seções com 5MS/3TS e 3MS/1TS alternadas a cada 20 m.

5 Avaliacao do desempenho da escavacao Trecho A1 a B2: - Frente: Saprólito e rocha no AID. - Cobertura: saprólito, argila terciária. Recalque (mm) jan-13 mar-13 mai-13 jun-13 ago-13 out-13 nov-13 jan-14 mar-14 Trecho Recalque máximo Perda de solo equivalente Velocidade de recalque média Impacto rebaixamento NA A1 a B2 40 a 60 mm 1% 0,5 mm/dia Baixo 5mm 0,64 1 i/z U MS eixo TS eixo Ativação PBS Escavação -1D da seção Escavação +1D da seção Seção A1

6 Avaliacao do desempenho da escavacao Trecho B2 a B7: - Frente: Saprólito. - Cobertura: solo residual Recalque (mm) mai-13 jun-13 ago-13 out-13 nov-13 jan-14 mar-14 MS eixo TS eixo Ativação PBS Escavação -1D da seção Escavação +1D da seção Trecho Recalque máximo Perda de solo equivalente Velocidade de recalque média Impacto rebaixamento NA A1 a B2 40 a 60 mm 1% 0,5 mm/dia Baixo 5mm 0,64 1 B2 a B7 média de 100 mm 2 a 4,5% 1,0 mm/dia Moderado: mm i/z U 0,85 1,7 Seção B5

7 Recalque (mm) Avaliacao do desempenho da escavacao Trecho B7 a A6: - Frente: Saprólito e solo residual jovem. - Cobertura: solo residual e até 4 m de argila mole ago-13 out-13 nov-13 jan-14 mar-14 abr-14 jun-14 jul-14 set-14 nov-14 dez-14 MS eixo TS Eixo 1a ativação PBS Desativação PBS 2a ativação PBS Escavação -1D da seção Escavação +1D da seção Seção A6 Trecho Recalque máximo Perda de solo equivalente Velocidade de recalque média Impacto rebaixamento NA A1 a B2 40 a 60 mm 1% 0,5 mm/dia Baixo 5mm 0,64 1 B2 a B7 média de 100 mm B7 a A6 150 a 420 mm 4 a 9% 2 a 4,5% 1,0 mm/dia 2,0 mm/dia pico de 5 mm/dia Moderado: mm i/z U 0,85 1,7 Crítico: até 110 mm 0,83 2,3 Efeito do rebaixamento nas camadas aluvionares superficiais/ necessidade de reforço de fundação de algumas edificações

8 Avaliacao do desempenho da escavacao Conclusões desempenho da escavação: - Recalque devido ao adensamento: entre 10 e 25% dos recalques finais totais. - Bacia de recalque com grande largura i/z entre 0,65 e 0,85. Em argilas esperase até 0,6. - Tendência de maiores recalques e perdas de solo em comparacao com escavações em solos sedimentares da BSSP. - Alta 0 magnitude dos recalques pode A1ser relacionado à heterogeneidade dos solos residuais. 50 B1 100 ) 150 m (m 200 e u lq 250 ca e R Distância do eixo (m) A2 B2 B3 A3 B4 A4 B6 A5 B8 B9 A6 Recalque (mm) Distância do túnel de ligação (m) 10,00% 9,00% 8,00% 7,00% 6,00% 5,00% 4,00% 3,00% 2,00% 1,00% 0,00% Perda de solo (%) Perda de solo Recalque máximo no eixo

9 Aspectos Construtivos - A alta heterogeneidade dificuldades às escavações: instabilidades, antecipações e reforços de tratamento.

10 Aspectos Construtivos - A alta heterogeneidade dificuldades às escavações: instabilidades, antecipações e reforços de tratamento. - Não formação de núcleo pouca contribuição para estabilização da frente.

11 Aspectos Construtivos - A alta heterogeneidade dificuldades às escavações: instabilidades, antecipações e reforços de tratamento. - Não formação de núcleo pouca contribuição para estabilização da frente. - Formato anguloso do Side Drift propiciava desplacamentos

12 Aspectos Construtivos - A alta heterogeneidade dificuldades às escavações: instabilidades, antecipações e reforços de tratamento. - Não formação de núcleo pouca contribuição para estabilização da frente. - Formato anguloso do Side Drift propiciava desplacamentos - Alta compacidade do material escavado impediu a injeção de grandes volumes de calda de cimento nas enfilagens e nas colunas de JGh desplacamento de material entre enfilagens/colunas.

13 Aspectos Construtivos - A alta heterogeneidade dificuldades às escavações: instabilidades, antecipações e reforços de tratamento. - Não formação de núcleo pouca contribuição para estabilização da frente. - Formato anguloso do Side Drift propiciava desplacamentos - Alta compacidade do material escavado impediu a injeção de grandes volumes de calda de cimento nas enfilagens e nas colunas de JGh desplacamento de material entre enfilagens/colunas. - Grande influência da posição do contato entre saprólito e solo residual no sistema de rebaixamento, obrigando a utilização de reforços por DHP s. - Características do material escavado permitiria a utilização de fresa, mas a parcialização da escavação restringiu o espaço disponível para utilização deste equipamento.

14 Conclusões - Observou-se uma heterogeneidade espacial elevada, com distintos graus de alteração, foliação e comportamentos geomecânicos. - O saprólito e o solo residual apresentaram comportamento muito inferior ao esperado quando desconfinados pelas escavações. - Alta magnitude de recalque superficial com elevada aceleração e sensibilidade ao rebaixamento. - PBS reduziram a pressão hidrostática, mas não eliminaram o fluxo de água pelas falhas do saprólito, sendo necessários DHPs. - No saprólito, o tratamento com JGh se mostrou ineficiente foram adotadas linhas simples ou duplas de enfilagens. No solo residual, as colunas JGh tiveram bom desempenho. - Acredita-se que uma revisão da parcialização das escavações, e por consequência de seus condicionamentos, possibilitaria melhores desempenhos das escavações, tanto em nível de segurança quanto em nível de produtividade.

15 Agradecimentos - CMSP - Consórcio Andrade Gutierrez Camargo Corrêa