Máquina perfuradora de túnel de blindagem simples | Construpedia
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Máquina perfuradora de túnel de blindagem simples
Introdução
Em geral
Uma blindagem de túnel ou blindagem de túnel é uma estrutura de proteção usada durante a escavação de grandes túneis. Ao escavar em solo macio, encharcado ou instável, existe um perigo potencial para a segurança dos trabalhadores e do próprio projeto devido à queda de materiais ou a um colapso. Nestes casos, uma blindagem de túnel pode ser usada como estrutura de suporte temporária. Geralmente está em vigor por um curto período, desde a escavação da seção do túnel até que possa ser revestida com uma estrutura de suporte permanente. A estrutura permanente pode ser composta, dependendo da época, por tijolo, concreto armado, ferro fundido ou aço. Embora os escudos modernos sejam geralmente cilíndricos, o primeiro "escudo", desenhado por Marc Isambard Brunel, era na verdade uma grande estrutura de ferro retangular, semelhante a um andaime, com três níveis e doze seções por nível, com uma sólida plataforma superior para suportar a carga do terreno. A estrutura protegia os homens de desmoronamentos enquanto trabalhavam dentro dela, escavando o túnel em frente ao escudo.
O conceito do escudo clássico foi transferido para as modernas perfuradoras de túneis, cujas cabeças desempenham a função dos escudos primitivos, automatizando-o e minimizando o perigo de desabamento da galeria a ser escavada.
História
Marc Isambard Brunel desenvolveu o primeiro escudo retangular de túnel bem-sucedido e o patenteou com Lord Cochrane em janeiro de 1818. Brunel e seu filho Isambard Kingdom Brunel o usaram para escavar o Túnel do Tâmisa a partir de 1825 (embora o túnel não tenha sido aberto até 1843). Diz-se que Brunel se inspirou na concha do teredo navalis, um molusco cuja eficiência para perfurar madeira submersa ele observou enquanto trabalhava em um estaleiro.[1] O escudo foi construído por Maudslay, Sons & Field de Lambeth, Londres, que também construiu as bombas de vapor necessárias para evacuar a água infiltrada no túnel.
Em 1840, Alfred Ely Beach, editor da revista Scientific American, foi o primeiro a sugerir que um desenho circular seria superior ao desenho retangular de Brunel. Em 1868, Beach construiu um escudo circular, cuja imagem foi publicada em uma reportagem de Nova York sobre sua ideia para o sistema de túnel pneumático. O design foi baseado no escudo celular de Brunel e foi parafusado à medida que a face avançava manualmente.
Máquina perfuradora de túnel de blindagem simples
Introdução
Em geral
Uma blindagem de túnel ou blindagem de túnel é uma estrutura de proteção usada durante a escavação de grandes túneis. Ao escavar em solo macio, encharcado ou instável, existe um perigo potencial para a segurança dos trabalhadores e do próprio projeto devido à queda de materiais ou a um colapso. Nestes casos, uma blindagem de túnel pode ser usada como estrutura de suporte temporária. Geralmente está em vigor por um curto período, desde a escavação da seção do túnel até que possa ser revestida com uma estrutura de suporte permanente. A estrutura permanente pode ser composta, dependendo da época, por tijolo, concreto armado, ferro fundido ou aço. Embora os escudos modernos sejam geralmente cilíndricos, o primeiro "escudo", desenhado por Marc Isambard Brunel, era na verdade uma grande estrutura de ferro retangular, semelhante a um andaime, com três níveis e doze seções por nível, com uma sólida plataforma superior para suportar a carga do terreno. A estrutura protegia os homens de desmoronamentos enquanto trabalhavam dentro dela, escavando o túnel em frente ao escudo.
O conceito do escudo clássico foi transferido para as modernas perfuradoras de túneis, cujas cabeças desempenham a função dos escudos primitivos, automatizando-o e minimizando o perigo de desabamento da galeria a ser escavada.
História
Marc Isambard Brunel desenvolveu o primeiro escudo retangular de túnel bem-sucedido e o patenteou com Lord Cochrane em janeiro de 1818. Brunel e seu filho Isambard Kingdom Brunel o usaram para escavar o Túnel do Tâmisa a partir de 1825 (embora o túnel não tenha sido aberto até 1843). Diz-se que Brunel se inspirou na concha do teredo navalis, um molusco cuja eficiência para perfurar madeira submersa ele observou enquanto trabalhava em um estaleiro.[1] O escudo foi construído por Maudslay, Sons & Field de Lambeth, Londres, que também construiu as bombas de vapor necessárias para evacuar a água infiltrada no túnel.
Em 1864, Peter W. Barlow patenteou um projeto que tinha seção transversal circular. Teoricamente, isso tornou o escudo mais fácil de construir e mais capaz de suportar o solo circundante; teoricamente, porque um escudo com este desenho nunca foi construído. A patente de Barlow de 1864 foi melhorada e ele recebeu uma patente provisória em 1868, mas nunca foi ratificada porque Barlow morreu pouco depois.
O design original de Brunel foi substancialmente melhorado por James Henry Greathead, a quem foram concedidas três patentes para diferentes designs de escudos. Além disso, ele inventou o conceito de argamassa de concreto projetado para estabilizar aterros de concreto projetado, usando uma bandeja revestida de cascalho através da qual a argamassa de reforço era injetada hidraulicamente entre o revestimento construído e a parede do túnel.
Greathead foi o primeiro a usar uma blindagem de túnel cilíndrica, o que fez durante a construção do Tower Subway sob o rio Tâmisa, no centro de Londres, em 1870. A blindagem de Greathead tinha 2,2 m de diâmetro.
Greathead também usou um na construção da City & South London Railway (hoje parte da Linha Norte do Metrô de Londres) em 1884, com túneis de 3,1 m (10 pés 2 pol.) De diâmetro. Seu escudo também foi usado na execução dos túneis de 12 pés 1+3/4 pol. (3,7 m) de diâmetro para a Waterloo & City Railway, inaugurada em 1898. Os escudos usados na galeria da estação City (agora conhecida como Bank) permitiram a construção dos túneis de maior diâmetro do mundo na época, medindo 23 pés (7 m).
Um escudo Greathead original usado na escavação das linhas profundas do metrô de Londres permanece no local em túneis abandonados abaixo da estação Moorgate.[2].
A maioria dos escudos de túnel ainda são vagamente baseados no design de Greathead.[3].
Protetores de túnel manuais
Nos primeiros túneis construídos com escudo, funcionava como forma de proteção aos trabalhadores que realizavam a escavação. Para avançar a galeria, avançaram o escudo, substituindo-o progressivamente por secções pré-construídas da parede do túnel. Os primeiros túneis profundos do metrô de Londres foram construídos desta forma. O escudo dividia a superfície de trabalho em partes sobrepostas que cada trabalhador poderia escavar manualmente individualmente.
Máquinas modernas de perfuração de túneis
Uma perfuradora de túneis (também conhecida como TBM) consiste em uma blindagem (um grande cilindro de metal) e mecanismos de suporte para puxar.
Uma roda de corte rotativa está localizada na extremidade frontal da blindagem. Atrás do disco de corte há uma câmara onde o solo escavado é misturado com lama (chamado lama TBM) ou deixado como está (pressão de terra balanceada ou blindagem EPB), dependendo do tipo de TBM. A escolha do tipo de máquina de perfuração de túneis depende das condições do terreno. Existem também sistemas de eliminação de solo escavado (ou sua mistura com lamas).
Atrás da câmara há um conjunto de macacos hidráulicos apoiados na parte acabada do túnel que são usados para empurrar o TBM para frente. Uma vez escavada uma certa distância (aproximadamente 1,5 a 2 metros), um novo anel de túnel é construído usando o montador. O montador é um sistema rotativo que coleta os segmentos pré-moldados de concreto e os coloca na posição desejada, onde são aparafusados entre si e ao anel anterior.
Atrás da blindagem, no interior da parte acabada do túnel, encontram-se vários mecanismos de suporte que fazem parte da tuneladora: macacos hidráulicos para avanço da máquina, sistema de descofragem, tubo de circulação de lamas se aplicável, salas de controlo, pistas para transporte dos segmentos de suporte pré-fabricados, correias transportadoras para extracção do material escavado ou sistema de ventilação.
Revestimento
O revestimento do túnel é a parede do túnel. Geralmente consiste em segmentos de concreto pré-moldados que formam anéis. Os revestimentos de ferro fundido eram tradicionalmente usados nos túneis do metrô de Londres, enquanto os revestimentos de aço às vezes eram usados em outros lugares. O conceito de usar seções de revestimento moldadas pré-fabricadas não é novo e foi patenteado pela primeira vez em 1874 por James Henry Greathead.[4].
Escudos no Japão
No Japão existem diversas abordagens inovadoras para a execução de túneis, como o Double-O-Tube ou DOT-tunnel, cuja seção é composta por dois círculos sobrepostos. Existem também escudos com braços computadorizados que podem ser usados para cavar um túnel em praticamente qualquer formato.[5].
Referências
[1] ↑ a b Becket, Derrick (1980). Brunel's Britain. Newton Abbot: David & Charles. ISBN 0-7153-7973-9. Chapter 10: "Tunnels".
[3] ↑ John C Gillham, The Waterloo & City Railway, The Oakwood Press, Usk, 2001, ISBN 0 85361 525 X.
[4] ↑ Roger P. Roess, Gene Sansone (2012). The Wheels That Drove New York: A History of the New York City Transit System. Springer Science & Business Media. pp. 38 de 432. ISBN 9783642304842. Consultado el 31 de octubre de 2022.: https://books.google.es/books?id=qfZ0VxuLoc0C&pg=PA38#v=onepage&q&f=false
Em 1840, Alfred Ely Beach, editor da revista Scientific American, foi o primeiro a sugerir que um desenho circular seria superior ao desenho retangular de Brunel. Em 1868, Beach construiu um escudo circular, cuja imagem foi publicada em uma reportagem de Nova York sobre sua ideia para o sistema de túnel pneumático. O design foi baseado no escudo celular de Brunel e foi parafusado à medida que a face avançava manualmente.
Em 1864, Peter W. Barlow patenteou um projeto que tinha seção transversal circular. Teoricamente, isso tornou o escudo mais fácil de construir e mais capaz de suportar o solo circundante; teoricamente, porque um escudo com este desenho nunca foi construído. A patente de Barlow de 1864 foi melhorada e ele recebeu uma patente provisória em 1868, mas nunca foi ratificada porque Barlow morreu pouco depois.
O design original de Brunel foi substancialmente melhorado por James Henry Greathead, a quem foram concedidas três patentes para diferentes designs de escudos. Além disso, ele inventou o conceito de argamassa de concreto projetado para estabilizar aterros de concreto projetado, usando uma bandeja revestida de cascalho através da qual a argamassa de reforço era injetada hidraulicamente entre o revestimento construído e a parede do túnel.
Greathead foi o primeiro a usar uma blindagem de túnel cilíndrica, o que fez durante a construção do Tower Subway sob o rio Tâmisa, no centro de Londres, em 1870. A blindagem de Greathead tinha 2,2 m de diâmetro.
Greathead também usou um na construção da City & South London Railway (hoje parte da Linha Norte do Metrô de Londres) em 1884, com túneis de 3,1 m (10 pés 2 pol.) De diâmetro. Seu escudo também foi usado na execução dos túneis de 12 pés 1+3/4 pol. (3,7 m) de diâmetro para a Waterloo & City Railway, inaugurada em 1898. Os escudos usados na galeria da estação City (agora conhecida como Bank) permitiram a construção dos túneis de maior diâmetro do mundo na época, medindo 23 pés (7 m).
Um escudo Greathead original usado na escavação das linhas profundas do metrô de Londres permanece no local em túneis abandonados abaixo da estação Moorgate.[2].
A maioria dos escudos de túnel ainda são vagamente baseados no design de Greathead.[3].
Protetores de túnel manuais
Nos primeiros túneis construídos com escudo, funcionava como forma de proteção aos trabalhadores que realizavam a escavação. Para avançar a galeria, avançaram o escudo, substituindo-o progressivamente por secções pré-construídas da parede do túnel. Os primeiros túneis profundos do metrô de Londres foram construídos desta forma. O escudo dividia a superfície de trabalho em partes sobrepostas que cada trabalhador poderia escavar manualmente individualmente.
Máquinas modernas de perfuração de túneis
Uma perfuradora de túneis (também conhecida como TBM) consiste em uma blindagem (um grande cilindro de metal) e mecanismos de suporte para puxar.
Uma roda de corte rotativa está localizada na extremidade frontal da blindagem. Atrás do disco de corte há uma câmara onde o solo escavado é misturado com lama (chamado lama TBM) ou deixado como está (pressão de terra balanceada ou blindagem EPB), dependendo do tipo de TBM. A escolha do tipo de máquina de perfuração de túneis depende das condições do terreno. Existem também sistemas de eliminação de solo escavado (ou sua mistura com lamas).
Atrás da câmara há um conjunto de macacos hidráulicos apoiados na parte acabada do túnel que são usados para empurrar o TBM para frente. Uma vez escavada uma certa distância (aproximadamente 1,5 a 2 metros), um novo anel de túnel é construído usando o montador. O montador é um sistema rotativo que coleta os segmentos pré-moldados de concreto e os coloca na posição desejada, onde são aparafusados entre si e ao anel anterior.
Atrás da blindagem, no interior da parte acabada do túnel, encontram-se vários mecanismos de suporte que fazem parte da tuneladora: macacos hidráulicos para avanço da máquina, sistema de descofragem, tubo de circulação de lamas se aplicável, salas de controlo, pistas para transporte dos segmentos de suporte pré-fabricados, correias transportadoras para extracção do material escavado ou sistema de ventilação.
Revestimento
O revestimento do túnel é a parede do túnel. Geralmente consiste em segmentos de concreto pré-moldados que formam anéis. Os revestimentos de ferro fundido eram tradicionalmente usados nos túneis do metrô de Londres, enquanto os revestimentos de aço às vezes eram usados em outros lugares. O conceito de usar seções de revestimento moldadas pré-fabricadas não é novo e foi patenteado pela primeira vez em 1874 por James Henry Greathead.[4].
Escudos no Japão
No Japão existem diversas abordagens inovadoras para a execução de túneis, como o Double-O-Tube ou DOT-tunnel, cuja seção é composta por dois círculos sobrepostos. Existem também escudos com braços computadorizados que podem ser usados para cavar um túnel em praticamente qualquer formato.[5].
Referências
[1] ↑ a b Becket, Derrick (1980). Brunel's Britain. Newton Abbot: David & Charles. ISBN 0-7153-7973-9. Chapter 10: "Tunnels".
[3] ↑ John C Gillham, The Waterloo & City Railway, The Oakwood Press, Usk, 2001, ISBN 0 85361 525 X.
[4] ↑ Roger P. Roess, Gene Sansone (2012). The Wheels That Drove New York: A History of the New York City Transit System. Springer Science & Business Media. pp. 38 de 432. ISBN 9783642304842. Consultado el 31 de octubre de 2022.: https://books.google.es/books?id=qfZ0VxuLoc0C&pg=PA38#v=onepage&q&f=false