Estação Brooklin – Projeto inicial

O projeto inicial concebido para a Estação Brooklin (projeto básico) diferiu do projeto final implementado em obra, tal alteração foi decidida após a análise dos riscos envolvidos na solução construtiva inicialmente prevista. Neste subcapítulo, apresenta-se a descrição sumária do projeto inicial da Estação Brooklin e das razões que levaram ao abandono desta solução, pretendendo-se assim, possibilitar uma reflexão sobre os aspectos críticos inerentes às diferentes opções construtivas nas escavações por poços. O projeto inicial da Estação Brooklin previa uma solução com recurso ao método SEM, Método de Escavação Sequencial. Esta solução contemplava a seguinte metodologia: → Escavação dos poços primários (poços 1, 3 e 5, Figura 6.3), por avanços sequenciais de 0,9 m, após os quais se aplicaria o suporte primário constituído por betão projetado com malhasol, com espessuras de 0,35 m a 0,45 m, prosseguindo-se a escavação em avanços de 0,9 m alternados com a execução do suporte primário, até a cota de fundo (Silva et al., 2014).

→ Quando a escavação atingisse os 15 metros de profundidade, previa-se a instalação de um sistema interno de bombagem de forma a prevenir a rotura hidráulica do fundo. Atingida a cota final da escavação, executar-se-ia a laje de fundo e em seguida a construção do revestimento secundário, que neste caso inclui as paredes estruturais e escoras na zona de intersecção dos poços.

→ Somente após a conclusão do revestimento secundário dos poços primários, seria então iniciada a escavação dos poços secundários (poços 2 e 4, Figura 6.3), uma vez que o revestimento secundário ou definitivo dos poços primários é necessário para dar suporte ao revestimento primário dos poços secundários. Parte do revestimento inicial dos poços primários ficaria exposto após a escavação, sendo demolido com o avanço da frente de escavação. Nesta metodologia, portanto, escavação dos poços secundários é concomitante com a demolição de parte do revestimento dos poços primários (Silva et al., 2014). → Com a demolição de parte do revestimento dos poços primários, a estrutura destes passaria a trabalhar como um anel aberto, sendo a estabilidade assegurada pelas vigas de travamento (escoras) e pelo revestimento secundário. Com o avanço da escavação dos poços secundários, a sua estrutura de revestimento primário também trabalharia como um

139 anel aberto, possibilitando a transferência de carga da estrutura provisória destes poços para a estrutura definitiva dos poços primários.

→ Após a escavação até a cota de fundo dos poços secundários, executar-se-ia então a laje de fundo e as paredes estruturais que constituiriam o revestimento secundário ou definitivo destes poços (Stefanizzi et al., 2014).

Esta solução incluía ainda as seguintes medidas construtivas adicionais: realização de uma parede moldada plástica (cimento e bentonite) a volta de todo o perímetro da escavação para assegurar a estabilidade desta e rebaixamento do nível freático no exterior da escavação com recurso a poços de bombagem (Stefanizzi et al., 2014).

Numa área próxima à Estação Brooklin existe uma zona subsuperficial do maciço que está contaminada por uma pluma constituída por compostos orgânicos voláteis, originários do despejo impróprio de solventes no subsolo por parte de uma fábrica local. Esta pluma atinge os 15 m de profundidade e situa-se a cerca de 100 m do local da escavação, Figura 6.5 (Silva et al., 2014).

Figura 6.5: Pluma de contaminação próxima à Estação Brooklin (Silva et al., 2014).

A existência desta pluma de contaminação tornou-se uma ameaça à primeira solução proposta devido à necessidade imposta pelo projeto inicial de se proceder ao rebaixamento do nível freático pelo exterior da escavação. Tal medida construtiva poderia colocar a Companhia de Metropolitano de São Paulo e o consórcio construtor face a um a grave problema de responsabilidade ambiental.

A análise numérica da primeira solução construtiva proposta foi realizada com programas de elementos finitos, SEEP/W 2007 para avaliação dos efeitos da bombagem pelo exterior da escavação, e pelo método das diferenças finitas: FLAC 2D para uma análise axissimétrica dos poços primários e FLAC 3D para simular o efeito da escavação dos

Local da obra da Estação Brooklin

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poços secundários na estrutura dos poços primários e verificar a estabilidade global do maciço. A análise realizada demonstrou os seguintes efeitos consequentes da implementação desta solução construtiva (Stefanizzi et al., 2014):

→ O fluxo subterrâneo estabelece-se nos horizontes arenosos. No fundo da escavação dos poços desenvolve-se um elevado gradiente hidráulico, confirmando-se a necessidade de uma drenagem interna à escavação.

→ No que diz respeito aos assentamentos, observou-se que se a drenagem pelo exterior da escavação for aplicada ao longo de toda a altura dos poços, os assentamentos observados na área envolvente aos poços é superior a 10 cm e os efeitos da drenagem envolvem uma área que se estende a mais de 300 m do perímetro da escavação. Este efeito deve-se à elevada deformabilidade dos horizontes próximos à superfície e aos consequentes efeitos da consolidação (Figura 6.6).

-18 -16 -14 -12 -10 -8 -6 -4 -2 0 0 100 200 300 400 500 A ssen tam e n to ( cm ) Distância (m)

ESTAÇÃO BROOKLIN - ASSENTAMENTOS DEVIDOS À DRENAGEM (SOLUÇÃO INICIAL)

P5 P1 P3

Figura 6.6: Assentamentos devido aos efeitos da drenagem (adaptado de Stefanizzi et al., 2014).

→ Após a escavação dos poços e desativação da drenagem, os efeitos em termos de assentamentos à superfície são da mesma ordem de grandeza que os calculados nas fases anteriores (Figura 6.7).

Com o objetivo de reduzir os assentamentos à superfície, a empresa projetista Geodata fez nova análise numérica no programa 3D, considerando neste caso, a drenagem externa realizada não ao longo de toda a altura dos poços, mas a drenagem ativada somente no horizonte profundo de areias. Mantendo-se a drenagem pelo interior da escavação. Como resultado, observaram-se valores máximos de assentamentos de 7 cm a 8 cm, concentrado

141 numa área situada a 50 m do eixo longitudinal da estação e próxima ao poço central. Os resultados em termos de assentamentos, demonstram claramente que a drenagem a partir dos horizontes profundos de areia seria preferível à drenagem realizada ao longo de toda a altura dos poços, uma vez que a primeira reduz significativamente o tamanho da área de influência (Stefanizzi et al., 2014).

-15 -10 -5 0 5 0 100 200 300 400 500 A ssen tam e n to ( cm ) Distância (m)

ESTAÇÃO BROOKLIN - ASSENTAMENTOS NA FASE FINAL DA ESCAVAÇÃO APÓS A DESATIVAÇÃO DA DRENAGEM

(SOLUÇÃO INICIAL)

P5d-27 P5d-27f P1d-27 P3d-30

Figura 6.7: Assentamentos - fim da escavação e após a desativação da drenagem (adaptado deStefanizzi et al., 2014).

Apesar das análises numéricas comprovarem a viabilidade desta solução, verificou-se a estabilidade das diferentes fases da escavação e a existência de tensões compatíveis com os materiais, recorreu-se a uma análise de risco para apoiar o projeto, tendo como objetivo avaliar os impactos desta solução na envolvente. Os resultados desta análise não foram promissores, tendo-se constatado os seguintes riscos principais (Stefanizzi et al., 2014):

→ Significativos assentamentos à superfície devido à drenagem pelo exterior da escavação, realizada ao longo de toda a altura dos poços.

→ Risco de rotura por instabilidade hidráulica do fundo dos poços devido às elevadas pressões de água no horizonte de areias.

→ Poluição devido à área de influência da drenagem que poderia interferir com a pluma de contaminação existente a 100 m do local da obra, o que causaria o alastramento da poluição aos solos e água subterrânea.

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Para os danos acima descritos, o nível de risco foi considerado alto. Assim, foram contempladas as seguintes contra medidas para minimizar os riscos:

→ Drenagem exterior da escavação a ser realizada apenas a partir do horizonte de areias profundas, de forma a reduzir os assentamentos.

→ Execução de drenagem pelo interior da escavação, como já previsto em projeto, para minimizar o risco de rotura do fundo.

→ Execução de uma parede moldada plástica na zona limítrofe à pluma de contaminação para minimizar o risco de contaminação (parede barreira).

→ Ou, eliminação da necessidade de drenagem pelo exterior através da adoção de uma parede moldada armada como solução construtiva de contenção dos poços.

Após nova análise de risco, considerando a aplicação das contra medidas referidas (com exceção à quarta medida), considerou-se que o risco associado à poluição do subsolo por alastramento da pluma de contaminação da fábrica, bem como o risco de danos para os edifícios situados na envolvente à obra continuavam a estar acima do aceitável (Stefanizzi et al., 2014).

Segundo Stefanizzi et al. (2014), a complexidade da geologia da Bacia de São Paulo associada a sua variabilidade estratigráfica não asseguravam que não haveria comunicação entre diferentes níveis freáticos, assim, uma drenagem seletiva apenas no horizonte profundo das areias não poderia ser considerada como uma medida suficientemente segura.

Além disto, foi considerada a falta de garantia da estanqueidade da parede moldada executada no perímetro da escavação, devido a desvios da verticalidade que podem ocorrer durante o processo construtivo, com a consequente entrada de água e transporte de material sólido para dentro da estação.

Face aos resultados desta última análise considerando a inclusão das contra medidas ao projeto, concluiu-se que a drenagem pelo exterior da escavação deveria ser totalmente evitada.

Desta forma, uma nova solução construtiva foi proposta, uma solução estanque que tornasse desnecessário o rebaixamento do nível freático pelo exterior da escavação de

143 forma a minimizar os impactos na envolvente nomeadamente, o risco de assentamentos nos edifícios na vizinhança da obra e o risco de alastramento da zona contaminada.