É essencial que qualquer projeto de túnel comece com uma investigação das condições do terreno. Os resultados da investigação permitir-nos-ão saber quais as máquinas e métodos de escavação e apoio a realizar, e poderão reduzir os riscos de encontrar condições desconhecidas. Nos primeiros estudos, os alinhamentos horizontais e verticais serão otimizados para aproveitar as melhores condições de água e solo. Para orientação no traçado dos túneis, às vezes são utilizados giroteodolitos, pois permitem determinar o norte verdadeiro no subsolo.

Em alguns casos, os estudos convencionais não nos fornecem informações suficientes, por exemplo, quando existem grandes massas rochosas, descontinuidades como falhas ou camadas de terreno mais macio, como argila ou silte. Para resolver esses problemas, pode-se construir um tubo piloto ou um desvio paralelo ao tubo principal. Este tubo pode tornar-se mais fácil de segurar quando ocorrem condições inesperadas e pode ser incorporado no túnel final. Alternativamente, também podem ser feitos pequenos poços horizontais na frente do túnel para conhecer as condições da escavação.

No caso dos túneis rochosos, dada a variabilidade dos diferentes fatores envolvidos na mecânica das rochas, é comum abordar o seu estudo utilizando as chamadas classificações geomecânicas, entre as quais se destaca a classificação geomecânica RMR.

Contenido

Los túneles se construyen excavando en el terreno, manualmente o con máquinas.

Los sistemas habituales de excavación subterránea son medios mecánicos, voladuras y manual:.

túnel falso

O método de túnel falso (às vezes chamado de túnel artificial), também conhecido como técnica de cavar e cobrir e cortar e cobrir, é um método de construção para túneis de superfície, onde todo ou parte do buraco ocupado pelo túnel é escavado da superfície, construído dentro do buraco aberto e coberto uma vez concluído para formar o túnel. Requer um sistema de suporte forte para suportar as cargas do material que cobre o túnel.

Existem duas maneiras de fazer um túnel falso:

máquina perfuradora de túnel

As perfuradoras de túneis e os sistemas reversos e avançados associados tornam o processo de escavação mais automatizado. Existe uma grande variedade de máquinas de perfuração de túneis, dependendo das condições de construção, desde rocha densa até solo desintegrado e saturado de água. Alguns tipos de máquinas de perfuração de túneis são escudos, topos, escudos duplos...

Até recentemente, a maior máquina de perfuração de túneis já construída era usada no "túnel Groeene Hart" na Holanda, tinha um diâmetro de 14,87 metros. O recorde é detido por "Bertha", com cerca de 19 metros de diâmetro, que atualmente está paralisado em Seattle devido a problemas técnicos.

Novo método austríaco

O novo método austríaco (também chamado “avançar e destruir”) foi desenvolvido na década de 1960. A escavação é realizada em duas fases, primeiro é realizada a escavação superior (avanço) e depois é retirado o solo abaixo até o nível do túnel (destruição). O método baseia-se na utilização das tensões geológicas do maciço rochoso circundante para que o túnel se estabilize através do efeito arco "Arco (arquitetura)"). Para conseguir isso, eles se baseiam em medições geotécnicas para traçar uma seção ideal. A escavação é imediatamente protegida com uma fina camada de concreto projetado. Isto cria um anel de descarga natural que minimiza a deformação da rocha.

Devido ao controle exaustivo, o método é muito flexível, mesmo em condições geomecânicas desconhecidas de consistência rochosa durante trabalhos de escavação de túneis. As medições das propriedades das rochas nos informam sobre as ferramentas apropriadas. Nas últimas décadas, escavações superiores a 10 km em solos moles tornaram-se comuns. Um dos casos mais conhecidos corresponde à construção da Linha 4 e à Extensão das Linhas 1, 2 e 5 do Metro de Santiago. bem como alguns trechos da Linha 7 do Metrô da Cidade do México.

Empurrar ou levantar tubos

Em inglês chamado Pipe jacking. O método consiste em empurrar o tubo por meio de macacos hidráulicos em direção ao solo. É usado quando há estruturas acima que você não deseja danificar, como trilhos de trem ou estradas.

tecnologia sem valas

As tecnologias sem valas baseiam-se numa série de métodos que permitem a instalação ou reparação de tubos de pequeno diâmetro (menos de 3 metros) sem cavar uma vala. O objetivo principal é evitar transtornos aos cidadãos e reduzir o impacto sobre a terra. A principal desvantagem é o alto custo, pois é uma tecnologia muito cara.

Sistemas de segurança

Algumas soluções podem ser encontradas hoje no mercado para reduzir os riscos ocupacionais causados ​​pelas máquinas dos túneis durante a fase de construção.

A utilização deste tipo de sistema é desenvolvida em locais que incluem obras de expansão de túneis para grandes projetos de Paris.

São sensores de proximidade que detectam objetos e pedestres desde alguns centímetros até vários metros. O sensor faz a diferença entre uma pessoa e um objeto e avisa o motorista sem alarmes desnecessários. Com base na visão estereoscópica, um algoritmo de análise em tempo real se uma pessoa está no ponto cego da máquina de construção.

Pode ser usado para:

Para travessias de água, um túnel costuma ser mais caro do que construir uma ponte. A navegação na passagem pode limitar a construção de pontes altas cujos pilares poderiam cortar canais de navegação que exigem um túnel.

As pontes normalmente requerem uma grande área de superfície ocupada, muito maior do que a utilizada pelos túneis. Em cidades onde os preços dos terrenos são elevados, como Manhattan ou Hong Kong, este é o principal factor a favor. Boston procedeu à substituição da sua rede rodoviária de superfície por um sistema de túneis para aumentar a capacidade de tráfego, escondê-la, aumentar os terrenos utilizáveis ​​e melhorar a mobilidade e a estética da cidade no que diz respeito à sua orla marítima.

Em 1934, o túnel Queensway Road sob o rio Mersey, em Liverpool, foi escolhido em vez de uma ponte enorme por vários motivos, incluindo motivos militares, já que um avião poderia derrubar a ponte em tempos de guerra.

Além disso, a manutenção de uma ponte tão grande seria mais cara do que a de um túnel.

Descobertas semelhantes foram feitas em 1971 no túnel Kingsway sob o rio Mersey. Exemplos de túneis que cruzam hidrovias são o Túnel Holland e o Túnel Lincoln entre Nova Jersey e Manhattan, e os Túneis do Rio Elizabeth na Virgínia entre Norfolk (Virgínia) "Norfolk (Virgínia)") e Portsmouth (Virgínia) "Portsmouth (Virgínia)"). Outros motivos podem ser dificuldades técnicas que possam surgir como marés, condições meteorológicas extremas ou navegação durante a construção, motivos estéticos (preservação da paisagem existente, do enquadramento) ou receio de possíveis acidentes ou problemas de incêndio. Ainda assim, existem algumas misturas entre pontes e túneis, como é o caso da Ponte de Oresund.

Devido ao espaço fechado de um túnel, os incêndios podem ter efeitos muito graves para os utilizadores. Os principais perigos são a produção de gás e fumaça, e mesmo baixas concentrações de monóxido de carbono são muito tóxicas. Por exemplo, no incêndio no túnel Gotthard em 2001, 11 pessoas morreram, todas por inalação de fumaça e gás. Mais de 400 passageiros morreram no desastre do trem Balvano, na Itália, em 1944, quando a locomotiva parou em um longo túnel. O envenenamento por monóxido de carbono foi a principal causa de morte. No incêndio no túnel Caldecott em 1982, a maioria das mortes foi causada por fumaça tóxica e não pelo acidente inicial. Da mesma forma, 84 pessoas morreram no incêndio no metrô de Paris em 1904.

Os túneis de veículos motorizados geralmente exigem poços de ventilação e ventiladores elétricos para remover gases tóxicos de exaustão durante a operação de rotina.[5]​.

Os túneis ferroviários normalmente exigem menos trocas de ar por hora, mas ainda podem exigir ventilação forçada. Ambos os tipos de túneis geralmente possuem disposições para aumentar a ventilação em condições de emergência, como um incêndio. Embora exista o risco de aumentar a taxa de combustão” através do aumento do fluxo de ar, o principal objetivo é fornecer ar respirável às pessoas presas no túnel, bem como aos bombeiros.

A onda de pressão aerodinâmica produzida pelos trens de alta velocidade que entram em um túnel[6]​ é refletida em suas extremidades abertas e muda de sinal (uma frente de onda de compressão "Compressão (física)") muda para uma frente de onda de rarefação e vice-versa); Quando duas frentes de onda do mesmo sinal se encontram no trem, ocorre um aumento rápido e significativo na pressão atmosférica [7]​ que pode causar desconforto auditivo[8]​ aos passageiros e tripulantes. Quando os trens de alta velocidade saem dos túneis, pode ocorrer um forte “estrondo do túnel”, que pode perturbar os moradores próximos à boca do túnel, e é pior nos vales montanhosos, onde o som pode ecoar.

Onde um túnel paralelo separado está disponível, portas de emergência herméticas, mas destrancadas, são frequentemente instaladas para permitir que pessoas presas escapem de um túnel cheio de fumaça para o tubo paralelo.[9]​.

Túneis maiores e muito utilizados, como o Big Dig Tunnel em Boston, Massachusetts, podem ter um centro de operações dedicado, com funcionários 24 horas por dia, que monitoram e relatam as condições do tráfego e respondem a emergências. Equipamentos de videovigilância são frequentemente utilizados e o público pode visualizar imagens em tempo real das condições do trânsito em algumas rodovias pela Internet.

Uma base de dados de danos sísmicos em estruturas subterrâneas utilizando 217 histórias de casos mostra que as seguintes observações gerais podem ser feitas sobre o comportamento sísmico de estruturas subterrâneas:.

Os terremotos são uma das ameaças mais temíveis da natureza. Um terremoto de magnitude 6,7 atingiu San Fernando Valley, em Los Angeles, em 1994. O terremoto causou grandes danos a várias estruturas, incluindo edifícios, viadutos de rodovias e sistemas rodoviários em toda a área. O Centro Nacional de Informação Ambiental estima que os danos totais ascenderam a 40 mil milhões de dólares.[12] De acordo com artigo publicado por Steve Hymon do TheSource – Transportation News and Views, o metrô de Los Angeles não sofreu danos graves. A Metro, proprietária do metrô de Los Angeles, emitiu uma declaração por meio de sua equipe de engenharia sobre o projeto e as considerações que envolvem um sistema de túneis. Engenheiros e arquitetos realizam análises exaustivas sobre a intensidade com que esperam que ocorram terremotos na área. Tudo isso faz parte do design geral e da flexibilidade do túnel.

Esta mesma tendência de danos limitados ao metro após um terramoto pode ser observada em muitos outros locais. Em 1985, um terremoto de magnitude 8,1 abalou a Cidade do México; O sistema de metrô não foi danificado e, de fato, serviu como tábua de salvação para o pessoal de emergência e para evacuações. Em 1995, um terremoto de magnitude 7,2 atingiu Kobe, no Japão, sem causar danos aos túneis. Os portais de entrada sofreram pequenos danos, mas esses danos foram atribuídos ao projeto inadequado do terremoto originado na data original de construção, 1965. Em 2010, um terremoto de magnitude 8,8, massivo em qualquer escala, atingiu o Chile. As estações de entrada dos sistemas de metrô sofreram pequenos danos e o sistema de metrô ficou fora de serviço pelo resto do dia. Na tarde seguinte, o sistema de metrô estava operacional novamente.[13]​.

É essencial que qualquer projeto de túnel comece com uma investigação das condições do terreno. Os resultados da investigação permitir-nos-ão saber quais as máquinas e métodos de escavação e apoio a realizar, e poderão reduzir os riscos de encontrar condições desconhecidas. Nos primeiros estudos, os alinhamentos horizontais e verticais serão otimizados para aproveitar as melhores condições de água e solo. Para orientação no traçado dos túneis, às vezes são utilizados giroteodolitos, pois permitem determinar o norte verdadeiro no subsolo.

Em alguns casos, os estudos convencionais não nos fornecem informações suficientes, por exemplo, quando existem grandes massas rochosas, descontinuidades como falhas ou camadas de terreno mais macio, como argila ou silte. Para resolver esses problemas, pode-se construir um tubo piloto ou um desvio paralelo ao tubo principal. Este tubo pode tornar-se mais fácil de segurar quando ocorrem condições inesperadas e pode ser incorporado no túnel final. Alternativamente, também podem ser feitos pequenos poços horizontais na frente do túnel para conhecer as condições da escavação.

No caso dos túneis rochosos, dada a variabilidade dos diferentes fatores envolvidos na mecânica das rochas, é comum abordar o seu estudo utilizando as chamadas classificações geomecânicas, entre as quais se destaca a classificação geomecânica RMR.

Contenido

Los túneles se construyen excavando en el terreno, manualmente o con máquinas.

Los sistemas habituales de excavación subterránea son medios mecánicos, voladuras y manual:.

túnel falso

O método de túnel falso (às vezes chamado de túnel artificial), também conhecido como técnica de cavar e cobrir e cortar e cobrir, é um método de construção para túneis de superfície, onde todo ou parte do buraco ocupado pelo túnel é escavado da superfície, construído dentro do buraco aberto e coberto uma vez concluído para formar o túnel. Requer um sistema de suporte forte para suportar as cargas do material que cobre o túnel.

Existem duas maneiras de fazer um túnel falso:

máquina perfuradora de túnel

As perfuradoras de túneis e os sistemas reversos e avançados associados tornam o processo de escavação mais automatizado. Existe uma grande variedade de máquinas de perfuração de túneis, dependendo das condições de construção, desde rocha densa até solo desintegrado e saturado de água. Alguns tipos de máquinas de perfuração de túneis são escudos, topos, escudos duplos...

Até recentemente, a maior máquina de perfuração de túneis já construída era usada no "túnel Groeene Hart" na Holanda, tinha um diâmetro de 14,87 metros. O recorde é detido por "Bertha", com cerca de 19 metros de diâmetro, que atualmente está paralisado em Seattle devido a problemas técnicos.

Novo método austríaco

O novo método austríaco (também chamado “avançar e destruir”) foi desenvolvido na década de 1960. A escavação é realizada em duas fases, primeiro é realizada a escavação superior (avanço) e depois é retirado o solo abaixo até o nível do túnel (destruição). O método baseia-se na utilização das tensões geológicas do maciço rochoso circundante para que o túnel se estabilize através do efeito arco "Arco (arquitetura)"). Para conseguir isso, eles se baseiam em medições geotécnicas para traçar uma seção ideal. A escavação é imediatamente protegida com uma fina camada de concreto projetado. Isto cria um anel de descarga natural que minimiza a deformação da rocha.

Devido ao controle exaustivo, o método é muito flexível, mesmo em condições geomecânicas desconhecidas de consistência rochosa durante trabalhos de escavação de túneis. As medições das propriedades das rochas nos informam sobre as ferramentas apropriadas. Nas últimas décadas, escavações superiores a 10 km em solos moles tornaram-se comuns. Um dos casos mais conhecidos corresponde à construção da Linha 4 e à Extensão das Linhas 1, 2 e 5 do Metro de Santiago. bem como alguns trechos da Linha 7 do Metrô da Cidade do México.

Empurrar ou levantar tubos

Em inglês chamado Pipe jacking. O método consiste em empurrar o tubo por meio de macacos hidráulicos em direção ao solo. É usado quando há estruturas acima que você não deseja danificar, como trilhos de trem ou estradas.

tecnologia sem valas

As tecnologias sem valas baseiam-se numa série de métodos que permitem a instalação ou reparação de tubos de pequeno diâmetro (menos de 3 metros) sem cavar uma vala. O objetivo principal é evitar transtornos aos cidadãos e reduzir o impacto sobre a terra. A principal desvantagem é o alto custo, pois é uma tecnologia muito cara.

Sistemas de segurança

Algumas soluções podem ser encontradas hoje no mercado para reduzir os riscos ocupacionais causados ​​pelas máquinas dos túneis durante a fase de construção.

A utilização deste tipo de sistema é desenvolvida em locais que incluem obras de expansão de túneis para grandes projetos de Paris.

São sensores de proximidade que detectam objetos e pedestres desde alguns centímetros até vários metros. O sensor faz a diferença entre uma pessoa e um objeto e avisa o motorista sem alarmes desnecessários. Com base na visão estereoscópica, um algoritmo de análise em tempo real se uma pessoa está no ponto cego da máquina de construção.

Pode ser usado para:

Para travessias de água, um túnel costuma ser mais caro do que construir uma ponte. A navegação na passagem pode limitar a construção de pontes altas cujos pilares poderiam cortar canais de navegação que exigem um túnel.

As pontes normalmente requerem uma grande área de superfície ocupada, muito maior do que a utilizada pelos túneis. Em cidades onde os preços dos terrenos são elevados, como Manhattan ou Hong Kong, este é o principal factor a favor. Boston procedeu à substituição da sua rede rodoviária de superfície por um sistema de túneis para aumentar a capacidade de tráfego, escondê-la, aumentar os terrenos utilizáveis ​​e melhorar a mobilidade e a estética da cidade no que diz respeito à sua orla marítima.

Em 1934, o túnel Queensway Road sob o rio Mersey, em Liverpool, foi escolhido em vez de uma ponte enorme por vários motivos, incluindo motivos militares, já que um avião poderia derrubar a ponte em tempos de guerra.

Além disso, a manutenção de uma ponte tão grande seria mais cara do que a de um túnel.

Descobertas semelhantes foram feitas em 1971 no túnel Kingsway sob o rio Mersey. Exemplos de túneis que cruzam hidrovias são o Túnel Holland e o Túnel Lincoln entre Nova Jersey e Manhattan, e os Túneis do Rio Elizabeth na Virgínia entre Norfolk (Virgínia) "Norfolk (Virgínia)") e Portsmouth (Virgínia) "Portsmouth (Virgínia)"). Outros motivos podem ser dificuldades técnicas que possam surgir como marés, condições meteorológicas extremas ou navegação durante a construção, motivos estéticos (preservação da paisagem existente, do enquadramento) ou receio de possíveis acidentes ou problemas de incêndio. Ainda assim, existem algumas misturas entre pontes e túneis, como é o caso da Ponte de Oresund.

Devido ao espaço fechado de um túnel, os incêndios podem ter efeitos muito graves para os utilizadores. Os principais perigos são a produção de gás e fumaça, e mesmo baixas concentrações de monóxido de carbono são muito tóxicas. Por exemplo, no incêndio no túnel Gotthard em 2001, 11 pessoas morreram, todas por inalação de fumaça e gás. Mais de 400 passageiros morreram no desastre do trem Balvano, na Itália, em 1944, quando a locomotiva parou em um longo túnel. O envenenamento por monóxido de carbono foi a principal causa de morte. No incêndio no túnel Caldecott em 1982, a maioria das mortes foi causada por fumaça tóxica e não pelo acidente inicial. Da mesma forma, 84 pessoas morreram no incêndio no metrô de Paris em 1904.

Os túneis de veículos motorizados geralmente exigem poços de ventilação e ventiladores elétricos para remover gases tóxicos de exaustão durante a operação de rotina.[5]​.

Os túneis ferroviários normalmente exigem menos trocas de ar por hora, mas ainda podem exigir ventilação forçada. Ambos os tipos de túneis geralmente possuem disposições para aumentar a ventilação em condições de emergência, como um incêndio. Embora exista o risco de aumentar a taxa de combustão” através do aumento do fluxo de ar, o principal objetivo é fornecer ar respirável às pessoas presas no túnel, bem como aos bombeiros.

A onda de pressão aerodinâmica produzida pelos trens de alta velocidade que entram em um túnel[6]​ é refletida em suas extremidades abertas e muda de sinal (uma frente de onda de compressão "Compressão (física)") muda para uma frente de onda de rarefação e vice-versa); Quando duas frentes de onda do mesmo sinal se encontram no trem, ocorre um aumento rápido e significativo na pressão atmosférica [7]​ que pode causar desconforto auditivo[8]​ aos passageiros e tripulantes. Quando os trens de alta velocidade saem dos túneis, pode ocorrer um forte “estrondo do túnel”, que pode perturbar os moradores próximos à boca do túnel, e é pior nos vales montanhosos, onde o som pode ecoar.

Onde um túnel paralelo separado está disponível, portas de emergência herméticas, mas destrancadas, são frequentemente instaladas para permitir que pessoas presas escapem de um túnel cheio de fumaça para o tubo paralelo.[9]​.

Túneis maiores e muito utilizados, como o Big Dig Tunnel em Boston, Massachusetts, podem ter um centro de operações dedicado, com funcionários 24 horas por dia, que monitoram e relatam as condições do tráfego e respondem a emergências. Equipamentos de videovigilância são frequentemente utilizados e o público pode visualizar imagens em tempo real das condições do trânsito em algumas rodovias pela Internet.

Uma base de dados de danos sísmicos em estruturas subterrâneas utilizando 217 histórias de casos mostra que as seguintes observações gerais podem ser feitas sobre o comportamento sísmico de estruturas subterrâneas:.

Os terremotos são uma das ameaças mais temíveis da natureza. Um terremoto de magnitude 6,7 atingiu San Fernando Valley, em Los Angeles, em 1994. O terremoto causou grandes danos a várias estruturas, incluindo edifícios, viadutos de rodovias e sistemas rodoviários em toda a área. O Centro Nacional de Informação Ambiental estima que os danos totais ascenderam a 40 mil milhões de dólares.[12] De acordo com artigo publicado por Steve Hymon do TheSource – Transportation News and Views, o metrô de Los Angeles não sofreu danos graves. A Metro, proprietária do metrô de Los Angeles, emitiu uma declaração por meio de sua equipe de engenharia sobre o projeto e as considerações que envolvem um sistema de túneis. Engenheiros e arquitetos realizam análises exaustivas sobre a intensidade com que esperam que ocorram terremotos na área. Tudo isso faz parte do design geral e da flexibilidade do túnel.

Esta mesma tendência de danos limitados ao metro após um terramoto pode ser observada em muitos outros locais. Em 1985, um terremoto de magnitude 8,1 abalou a Cidade do México; O sistema de metrô não foi danificado e, de fato, serviu como tábua de salvação para o pessoal de emergência e para evacuações. Em 1995, um terremoto de magnitude 7,2 atingiu Kobe, no Japão, sem causar danos aos túneis. Os portais de entrada sofreram pequenos danos, mas esses danos foram atribuídos ao projeto inadequado do terremoto originado na data original de construção, 1965. Em 2010, um terremoto de magnitude 8,8, massivo em qualquer escala, atingiu o Chile. As estações de entrada dos sistemas de metrô sofreram pequenos danos e o sistema de metrô ficou fora de serviço pelo resto do dia. Na tarde seguinte, o sistema de metrô estava operacional novamente.[13]​.