3 Capítulo
3.1 Efeitos na fase de escavação e construção
3.1.3 Problemas devidos a elevada carga hidráulica em alguns casos reais
Um caso conhecido de um acidente ocorrido devido à água com excesso de pressão é o do túnel Orange-fish8, para abastecimento de água de rega, na África do Sul, (Wong K. L., 2015). Em 1975 quando
este túnel com 83 km de extensão foi concluído e entrou ao serviço era o segundo maior túnel do mundo, para abastecimento de água.
Com 5,3 m de diâmetro o túnel Orange-fish, mostrado na Figura 3.10, aquando da sua escavação num meio composto por arenitos, siltitos e argilitos, encontrou na frente de escavação uma dobra anticlinal que tinha uma falha com 75 mm de espessura. Na mesma existia água com excesso de pressão que entrou no túnel com uma pressão de 14 bar, e com um caudal de 55000 l/min. Uma secção com a extensão de 1,6 km ficou inundada em cerca de 24 h. Como consequência a água do túnel teve de ser bombeada para o exterior e teve de ser aplicado grouting desde a superfície para preencher a zona fissurada, assim como se utilizou um anel de argamassa muito grossa de bentonite para selar as fissuras ao longo de toda a escavação posterior.
No túnel de Nikkure-yama9, no Japão (Wong K. L., 2015), deu-se também um acidente cujas causas
estiveram relacionadas com a água em excesso de pressão existente no maciço em escavação, composto por rochas sedimentares formadas pela consolidação de solos moles. Estava sendo utilizado o método de escavação NATM com o suporte primário sendo assegurado por cambotas metálicas treliçadas. A 900 m
8 Caso 12 do Anexo I 9 Caso 39 do Anexo I
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da entrada do túnel deu-se uma avalanche de material que continha cascalho e água, proveniente do colapso da frente de escavação.
Figura 3.10-Entrada do túnel para abastecimento de água de rega, Orange-fish. (Marais, s.d.)
A causa indicada foi o excesso de pressão imposta pela água na frente de escavação que levou ao colapso da mesma, entrada que foi facilitada pela abertura de um furo de sondagem na frente de escavação. Com a abertura do furo, a água encontrou o caminho de saída. Neste acidente formou-se também uma cratera superficial a 130 m acima da abóbada do túnel, pelo que existiu o efeito de chaminé no colapso da frente. O decréscimo da camada sedimentar na frente de escavação foi também uma das causas apontadas para o colapso do túnel.
Em Outubro de 2006, na Etiópia, durante a construção do túnel de Gilbel Gibe II10 deu-se também
um acidente devido à presença de água com excesso de pressão no maciço (Wallis P. , 2010). O túnel hidráulico mostrado na Figura 3.11, que após concluído incrementou em 50%, a produção de energia elétrica na Etiópia e que à data era a maior hidroelétrica do país. Atravessava um maciço de composição geológica heterogénea e complexa formado por basaltos, rochas de elevada resistência, colapsou pela primeira vez em Outubro de 2006 (Wong K. L., 2015). Neste colapso solos moles, com pressão hidráulica de 40 bar, empurraram a tuneladora para trás, e fizeram cair sete anéis do revestimento que já tinha sido colocado após a escavação. Novamente, em Janeiro de 2010, devido à pressão na água do terreno deu-se a queda de blocos de rocha com um volume estimado de 8500 m3, que formaram uma cratera superficial com
30 m de diâmetro e 40 m de profundidade. Analisando a causa do acidente conclui-se que a queda deveu- se à elevada pressão da água existente na fissuração entre as rochas.
Ainda neste túnel, existe registo de escavação com água a uma temperatura de 54 ºC. Estas situações podem verificar-se quando a região a escavar se situa próxima de uma zona com vulcanismo ativo.
Também no túnel número 3 do lago Mead11, na barragem de Hoover nos Estados Unidos da América,
ocorreram dificuldades de avanço da tuneladora devido à existência de água sob pressão elevada numa zona com falhas, não previstas em projeto (Anagnostou G. , 2014). Na escavação deste túnel com 4700 m de extensão e 7,22 m de diâmetro, que funciona mesmo com os níveis mais baixos do lago para abastecimento de água à população de Las Vegas, nos primeiros metros de escavação o maciço era composto por rochas
10 Caso 52 do Anexo I 11 Caso 57 do Anexo I
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metamórficas de elevada permeabilidade, com existência de água sob pressão. O avanço médio da escavação foi de 180 m/mês, praticamente em face aberta, devido à boa resistência das rochas que compunham o maciço. Contudo nesta zona de elevada permeabilidade e pressão elevada da água presente no maciço, o método de escudo para vencer a resistência ao corte oferecida teve de recorrer à mais alta pressão de injeção alguma vez utilizada numa tuneladora com escudo, no mundo. O valor da pressão utilizada ultrapassou 14 bar, em algumas centenas de metros. Também neste túnel foi utilizada a técnica de furação de avanço na frente de escavação para drenagem da água com excesso de pressão e consequente alívio de pressões na frente.
Figura 3.11- Fendilhação do revestimento devido à pressão da água no maciço, no túnel de Gibel Gibe II. (Wallis P. ,
Tunnel Talk, 2010)
Um outro problema de pressão na água relacionado com as elevadas tensões efetivas na frente de escavação que impediram o avanço da tuneladora é descrito por (Anagnostou G. , 2014), no túnel ferroviário de 8 km, em Storebaelt12, na Dinamarca. Escavado com recurso ao método Earth Pressure Balance (EPB),
entre 1990 e 1997 num maciço composto por margas, lava glaciar e pressões hidrostáticas superiores a 5 bar, o maior risco associado era o colapso da frente de escavação com a formação de chaminé até ao nível do fundo do mar, porque se trata de um túnel subaquático. Situação que veio a ocorrer, em Outubro de 1991. Neste túnel a solução encontrada para o progresso das tuneladoras, foi o alívio das pressões intersticiais, com recurso a drenagem (Soletanche Bachy Company, s.d.) e consequente redução da pressão necessária a aplicar para suporte da frente de escavação. As tuneladoras tinham ficado impedidas de avançar devido a uma distribuição irregular de tensões na frente de escavação, devida à elevada tensão efetiva na frente de corte que fez aumentar a resistência ao corte do maciço contra a cabeça de escavação da tuneladora, que por sua vez fazia aumentar em excesso a força de torção a aplicar, levando-a à paragem.
Os efeitos devidos ao excesso de pressão por alívio dos níveis piezométricos podem também ainda ser obtidas com o recurso à construção de túneis auxiliares apenas para drenagem, tal como aconteceu no túnel de Seikan13, no Japão (Universitat Politècnica de Catalunya, BarcelonaTech (UPC)).
12 Caso 20 do Anexo I 13 Caso 10 do Anexo I
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