Aspectos Gerais das Obras Civis da Expansão da Linha 2 – Verde
do Metrô de São Paulo: Trecho Poço Carlos Petit até o Poço
Sepaco
Hugo Cássio Rocha, Francisco Ribeiro Neto, Marcelo Matsui e Mauro Monteiro Companhia do Metropolitano de São Paulo – Metrô, São Paulo, Brasil
RESUMO: O presente trabalho descreve aspectos construtivos para implantação das obras civis da Expansão da Linha 2 – Verde do Metrô de São Paulo, compreendidas entre o Poço Carlos Petit, passando pelo eixo da Rua. Vergueiro até o Poço Sepaco, perfazendo um total de 1260m de extensão com dois túneis gêmeos paralelos executados pelo método NATM. São apresentados os condicionantes geológicos e geotécnicos, aspectos construtivos e singularidades observadas em campo, assim como cuidados com a impermeabilização do Poço de Ventilação e Saída de Emergência Vila Mariana, detalhes e resultados da instrumentação durante a travessia dos túneis de via sob o túnel de via em operação da Linha 1 – Azul de Metrô, cuidados em áreas com postos de combustível contaminados, síntese do desempenho das escavações e dados relativos à produção.
PALAVRAS-CHAVE: Metrô, Túnel, Poço, Método Construtivo.
1 INTRODUÇÃO
A Linha 2 – Verde do Metrô de São Paulo, planejada para ser implantada entre Vila Madalena e Vila Prudente, com extensão de 17,6km, tem atualmente 7,0km em operação entre as estações Vila Madalena e Ana Rosa. O novo trecho da Linha 2 – Verde ligará a Estação Ana Rosa a outras cinco estações: Chácara Klabin, Imigrantes , inaugurada em 03/2006, Alto do Ipiranga, a ser inaugurada em 11/2006, Sacomã e Tamanduateí. A primeira etapa de 3,4km está em fase final de obras, passando pelas estações Chácara Klabin, Imigrantes e Alto do Ipiranga. Essa etapa beneficiará cerca de 90 mil novos usuários por dia. Na segunda etapa serão construídos os 3,4km restantes e as estações Sacomã e Tamanduateí, elevando o número de passageiros transportados diariamente pela Linha 2 – Verde dos atuais 280 mil para 774 mil.
2 EMPREENDIMENTO
As obras do trecho compreendido entre o Poço Carlos Petit (próximo a estação Ana Rosa) passando no eixo da Rua Vergueiro pela Ventilação Vila Mariana e Estação Chácara Klabin até o Poço Sepaco (após a estação
Chácara Klabin) são totalmente subterrâneas, por ser mais apropriado para avenidas movimentadas e áreas densamente ocupadas, proporcionando menor impacto na superfície, menor volume de desapropriações e reduzidas interrupções de tráfego. Os túneis foram construídos pelo método NATM - New Austrian Tunnelling Method.
O Lote 1 da Linha 2 – Verde da CMSP engloba um trecho de aproximadamente 1.260m de extensão, onde foram construídas as seguintes obras:
• Túneis de via singela paralelos divididos em dois trechos. O primeiro trecho entre o poço Carlos Petit (km 23,4 + 29) e Estação Chácara Klabin (km 24,3 + 45) e o segundo entre Estação Chácara Klabin (km 24,4 + 81) e divisa com o Lote 2 (24,6 + 89);
• Poço de ventilação Vila Mariana situado no km 23,8 + 30;
• Túneis para Passagens de Emergência 23,6 + 60; 23,9 + 00 e 24,1 +00;
• Túneis de Alívio 24,3 + 29 e 24,4 + 97;
• Estação Chácara Klabin situada entre o km 24,3 + 45 e o km 24,4 + 81.
Além das obras citadas, em função dos prazos estabelecidos para conclusão do Lote 1, foram previstas a execução do poço de ataque Borguese, que engloba o túnel de alívio km 24,3 + 29,0, e o túnel Aster km 24,5 + 70.
da Expansão da Linha 2 – Verde, com exceção da estação Chácara Klabin, foco de outro artigo desse Congresso, e a Figura 1 uma planta de implantação desse lote de obra.
Tabela 1. Dados Gerais do Lote 1 da Obra
Extensão total do trecho 1.260 m
Estação Chácara Klabin
Poços de Ventilação Vila Mariana
Extensão da Estação 136 m
Extensão do trecho em NATM:
Singelo (via 1) 1.124 m
Singelo (via 2) 1.124 m
Escavação em trincheiras e
estações subterrâneas 8.100 m
3
Escavação de túnel e estação pelo sistema "mineiro"
82.100 m3
Reaterro 6.000 m3
Execução de parede diafragma 9.900 m3
Lançamento de concreto 22.700 m3
Enfilagem tipo Jet Grouting 18.100 m
Concreto projetado 13.300 m3 Formas 1.400 m2 E S T A Ç Ã O K L A B I N ESTAÇÃO ANA ROSA VIA 1 VIA 2 1
1) - POÇO CARLOS PETIT- INÍCIO DO LOTE 1 LEGENDA
2) - TÚNEIS DE VIA SINGELA
3) - POÇO E TÚNEL DE VENTILAÇÃO VILA MARIANA 4) - ESTAÇÃO CHÁCARA KLABIN
5) - TÚNEL DE ALÍVIO LESTE
6) - POÇO DE ATAQUE A OBRA BORGHESE e TÚNEL DE ALÍVIO OESTE 7) - TÚNEL DE ATAQUE A OBRA ASTER
8) - FIM DOLOTE 1
9) - FUTURA INTERLIGAÇÃO COM A LINHA 5 - LILÁS
2 3 9 4 5 6 7 8 4 2 VIA 1 VIA 2 ESTAÇÃO IMIGRANTES
Figura 1. Planta de implantação da obra do Lote 1.
3 ASPECTOS GEOLÓGICOS E GEOTÉCNICOS
3.1 Geologia Local
O maciço onde foram executados os túneis é composto sobretudo de Sedimentos Terciários
da Formação São Paulo. Os túneis atravessaram basicamente argila arenosa variegada e vermelha e areias argilosas variegadas. A seção geológica simplificada do trecho está apresentada na Figura 2.
Figura 2. Seção Geológica ao longo do traçado.
3.2 Parâmetos Geotécnicos e Métodos de Cálculo
Os parâmetros geotécnicos adotados em projeto para os cálculos dos poços e dos túneis de via foram baseados em função da caracterização da geologia local, dos resultados dos ensaios SPT e de dados da bibliografia, além de relatórios da Companhia do Metrô, com parâmetros de resistência ao cisalhamento e de deformabilidade para os diferentes tipos de solo
de relevância para o túnel ou VCA,
apresentados na Tabela 2.
O revestimento secundário foi dimensionado
como atuando com a colaboração do
revestimento primário. O revestimento primário foi dimensionado para suportar os esforços resultantes dos empuxos de solo e sobrecargas durante a fase construtiva, sendo que durante o processo executivo o maciço foi drenado. O revestimento secundário ou definitivo foi dimensionado para suportar todos os esforços decorrentes não apenas dos empuxos de solo e sobrecargas, mas também dos esforços decorrentes da solicitação hidrostática que surge com o retorno do lençol freático ao seu nível original após a execução dos túneis.
Tabela 2. Parâmetros geotécnicos adotados para o projeto Solo SPT γ (kN/m3) c' (kPa) (º)φ' E (MPa) Ko Areia Terciária>20 19 3 33 150 0,6 Argila Terciáriamédia 16 20 27 30 0,55 dura 19 70 23 100 0,70
Obs.: γ= peso específico natural, c' = coesão efetiva, φ' = ângulo de atrito, E = módulo de deformabilidade, Kh = coeficiente de reação horizontal do solo, Ko = relação entre tensões horizontais e verticais no repouso.
As avaliações de estabilidade dos túneis por métodos semi-empíricos indicaram estabilidade global em quaisquer situações. Apenas quando da interseção de camadas de areia no teto foram previstos problemas de estabilidade local. Tais problemas foram solucionados com a utilização de CCPh no contorno da escavação. Um aspecto não previsto no projeto básico foi a ocorrência de fissuramento sistemático nas camadas de argila. Nestes casos apesar de não haverem problemas de estabilidade global ou local, a ocorrência de desplacamentos colocaria em risco a integridade física do pessoal de frente. Para sua solução foi adotado grampeamento de frente em PVC manchetado, quando em argilas, ou em CCPh, quando o material tivesse baixa resistência.
4 PROCESSOS CONSTRUTIVOS
4.1 Túneis de Via
A partir do Poço Carlos Petit (Fig. 3 e Fig. 4), já existente desde 1990, foram embocados 2 túneis de via paralelos com distância entre os eixos dos túneis de 13m ou mais e extensão de 1124m cada um, com seção escavada de 34,25m2, diâmetro equivalente de 6,6m e cobertura de solo variável de 12 a 30m. Foram executados pelo método NATM com escavação em seção plena, núcleo e arco invertido definitivo para fechamento da bancada (Fig. 5).
O desenvolvimento das escavações dos túneis de via foi acompanhado através do monitoramento dos deslocamentos do maciço, do revestimento primário do túnel e das edificações, além do mapeamento geológico e geotécnico de cada avanço da frente de
escavação.
Figura 3. Vista do emboque dos túneis de via à partir do Poço Carlos Petit.
Figura 4. Planta do emboque do túnel de via.
Figura 5. Seção transversal típica do túnel NATM.
O monitoramento foi efetuado através de placas superficiais e tassômetros instalados no maciço, bem como pinos instalados no revestimento do túnel e nas edificações lindeiras, com nivelamento óptico de precisão.
Além disso, destaca-se a primeira escavação de um túnel do Metrô sob as vias da Linha 1 -Azul - em operação. Para essa travessia, devido
a limitação de horários para realização das leituras dos pinos de recalques instalados em sua estrutura, foram introduzidas as leituras com eletroníveis transversais e longitudinais. Esses instrumentos garantiram a execução de leituras a qualquer hora do dia durante os trabalhos de escavação. Como esses instrumentos estavam sendo utilizados pela primeira vez no Metrô de São Paulo, foram instalados e lidos, com o propósito de aferir suas leituras, pinos de recalque na plataforma da estação Vila Mariana, e tassômetros na cota de base da estrutura da Linha 1 além de leituras dos marcos topográficos das vias da Linha 1.
Os eletroníveis apresentaram faixa de variação significativa entre as leituras, quando comparado às leituras dos demais instrumentos. Esses foram instalados nas juntas da estrutura da Linha 1 (um par para uma extensão de aproximadamente 30m). Pode-se concluir que o número de eletroníveis foi insuficiente para garantir a precisão requerida. O limite de distorção longitudinal para operação da via, dentro das normas estabelecidas pelo Metrô, foi de 1/1000.
Com relação às escavações, as produções variaram de acordo com a necessidade da execução de tratamento da frente. Nas regiões que foram executados tratamentos (CCPHs, EIAs e DHPs) a produção média foi de 1,30 m/dia, sendo que nas regiões onde foram executados somente DHPs esta produção foi de 2,00 m. A produtividade média de escavação dos túneis, em um turno de trabalho de 22 h/dia, foi de 1,6 m/dia.
Os recalques mais acentuados nas placas e tassômetros não ultrapassaram 17mm, enquanto os pinos instalados nas edificações lindeiras apresentaram recalques de até 28 mm. O passo de avanço de escavação foi de alterado 1,00m para 0,80m, de forma a minimizar recalques da superfície nas edificações.
O revestimento primário (suporte temporário) dos túneis foi executado em concreto projetado e cambotas treliçadas com espessura de 0,15m, enquanto que o revestimento secundário ou definitivo foi executado em concreto armado moldado com espessura de 0,15m ou 0,20m em função da cobertura do túnel, até 1,20m acima da passagem de emergência e a calota em concreto projetado conforme indicado na Figura 6. Localizadamente, o revestimento secundário da parte inferior foi executada em concreto
projetado. VIA PERMANENTE CANALETA DE DRENAGEM CANALETA DE DRENAGEM-ÁGUA DE INFILTRAÇÃO VIA PERMANENTE CONCRETO PROJETADO CONCRETO MOLDADO DETALHE 1 DETALHE 2
Figura 6. Seção típica acabada dos túneis de via.
Para permitir as escavações dos túneis, o maciço foi condicionado nas camadas de areias finas e médias que predominaram na porção superior dos túneis com colunas de solo-cimento horizontais (CCPh) ou enfilagem injetada armada com tubo “squedule” (EIA) na argila. Associado a isso, cada lance de
tratamento foi adequado às condições
observadas nas frentes de escavação. Também foram utilizados drenos horizontais profundos à vácuo (DHPs), sempre posicionados de forma a interceptar as camadas mais permeáveis, reduzindo o afluxo de água na frente do túnel.
Ao longo deste traçado foram executados três túneis para passagem de emergência entre os túneis de via (Fig. 7).
Figura 7. Túnel para passagem de emergência.
4.2 Poço de Ventilação e Saída de Emergência Vila Mariana
Para viabilizar a escavação do Poço Vila Mariana, o maciço foi condicionado através de rebaixamento dos níveis d’água por 8 poços de bomba profundos com injetor (PBI) na profundidade aproximada de 30m e barbacãs.
O Poço Vila Mariana é um poço circular escavado de forma helicoidal com aplicação de concreto projetado (Fig.8). Apresenta 13,60 metros de diâmetro e 25,80 metros de profundidade. O poço foi escavado em forma de
“garrafa”, apresentando 0,20m de espessura nos 10,80 metros iniciais, 0,25m nos 7,00 metros seguintes e 0,35m de espessura até a base do Poço. O poço foi impermeabilizado com geomembrana de PVC, exceto no fundo, e teve o revestimento secundário em concreto moldado.
Figura 8. Poço de Ventilação e Saída de Emergência Vila Mariana
Visando atender o cronograma da obra estabelecido para o lote 1, foram implantados o Poço de ataque Borguese, que inclui o túnel de alívio no km 24,3+29,0 e o Túnel Aster no km 24,5+70. Estas obras possibilitaram a escavação simultânea de 8 frentes de túnel, que somadas às duas frentes executadas pelo poço Carlos Petit e quatro frentes dos túneis de plataforma da estação Klabin, representaram a maior quantidade de frentes de escavação sendo executadas simultaneamente num lote de construção do Metrô de São Paulo.
Sobrejacente ao túnel de acesso denominado Aster há um posto de combustíveis, que apresentou uma pluma de contaminação de fase livre de hidrocarbonetos sobrenadante ao lençol freático. Havia a preocupação de que esta contaminação atingisse o túnel, pois a mesma oferecia risco a saúde dos operários que trabalhavam no local. Efetuou-se então um bombeamento emergencial para remoção do contaminante através de uma bomba pneumática colocada no interior de um poço, que remove a fase livre de combustível do aqüífero.
Para que não houvesse mobilização da pluma de contaminação existente, o sistema de rebaixamento utilizado consistiu de drenos horizontais profundos (DHPs) à vácuo, instalados somente na base do túnel, o que proporcionou a remoção da água subterrânea existente localmente em uma camada de areia argilosa, cuja ocorrência se restringia à meia seção do túnel, não sendo realizado o
rebaixamento da porção superior do mesmo. Acima da calota do túnel ocorre uma camada de argila, que favorece a impermeabilização do solo, impedindo que pluma de contaminação se movimentasse verticalmente e atingisse o túnel.
5 IMPERMEABILIZAÇÃO
O Poço Vila Mariana e o túnel de ligação contemplam conceitos e inovações tecnológicas distintos das técnicas usuais no Brasil, no que se refere à impermeabilização de estruturas subterrâneas. A diretriz que norteou a escolha do sistema impermeabilizante destas estruturas foi a de impedir o aparecimento de pontos de infiltração, minimizando intervenções de manutenção e ações corretivas no sistema metroviário, reduzindo assim transtornos aos usuários, além de propiciar um melhor aspecto estético e visual das estruturas. No Poço Vila Mariana a principal diretriz foi a conservação de equipamentos eletromecânicos longe da umidade.
No túnel de ligação e no Poço Vila Mariana adotou-se geomembranas de PVC com espessura de 2 mm, sendo pioneira a sua utilização em obras de túneis no Brasil (Fig. 9 e Fig. 10).
A geomembrana de PVC foi instalada entre as camadas do suporte temporário em concreto projetado, e o revestimento definitivo em concreto moldado. No dimensionamento, o revestimento definitivo foi considerado para trabalhar de forma independente do suporte temporário.
O sistema de impermeabilização utilizado foi o de Impermeabilização Parcial (abóbada e laterais) tipo“guarda-chuva”, com drenagem longitudinal nos limites da impermeabilização no pé da paredes laterais da estrutura. No sistema “guarda-chuva”, a água é forçada a percolar por um geotêxtil posicionado entre a geomembrana e o suporte temporário do túnel, sendo captada por drenos longitudinais e transversais. Ventilador de Ruídos Atenuador de Ruídos Atenuador 1 2CORTE B-B 778,811 PLATAFORMA de Ruídos Atenuador 818,32 809,00 784,85 790.05 793,65 801,35 814,20
RUA PROF. NOÉ DE AZEVEDO 818,75 Ventilador de Ruídos Atenuador 809,00 784,85 790.05 793,65 801,35 818,75 778,811 778,75 777,96 ( TB - Via - 2 ) CORTE LONGITUDINAL
Figura 9. Manta termoplástica de PVC sendo instalada no túnel de ventilação Vila Mariana.
Figura 10. Manta termoplástica de PVC sendo instalada no Poço de Ventilação Vila Mariana.
6 COMENTÁRIOS FINAIS
As obras de implantação do Lote 1 da expansão da Linha 2 – Verde do Metrô de São Paulo podem ser consideradas um empreendimento bem sucedido devido à variados fatores, como os citados abaixo:
• Não ocorrência de quaisquer acidentes durante toda a implantação da obra, principalmente ao longo da execução das escavações e nas passagens sob a Linha 1 – Azul, em operação, transportando mais de 1 milhão de passageiros por dia e também sob as inúmeras edificações dos mais diversos tamanhos e tipos de fundações;
• Efetivo controle das estruturas lindeiras por instrumentação por experiente equipe técnica da projetista;
• Projetos extremamente ajustados para as condições geotécnicas locais;
• Acompanhamento técnico da obra (ATO) efetuado por profissionais experientes e competentes;
• Excelente entrosamento entre a projetista, a construtora e as equipes de ATO, fiscalização e projeto do Metrô;
• Utilização cuidadosa e “cirúrgica” dos diferentes tipos de condicionamentos de maciço disponíveis, (CCPh, DHPs, EIA etc) buscando sempre a maior segurança e adequação ao maciço além do atendimento dos prazos previstos de obra, sem no entanto haver acréscimo significativo de custos e ou piora da qualidade final.
AGRADECIMENTOS
Os autores agradecem à Companhia do Metropolitano de São Paulo pelo apoio e pela autorização para divulgação do trabalho desenvolvido.
REFERÊNCIAS
Clemente, L.G.; Ferreira, A. A.; Gramani, D. R.; Rocha, H.C. e Yazbek Jr, R. (2004). O Prolongamento da Linha 2–Verde: Geologia e Métodos Construtivos,
Revista Engenharia, Engenho, Nº 564, p. 140-144.
Riccomini, C., (1989). O Rift Continental do Sudeste do Brasil. Tese de Doutorado, IGUSP, São Paulo, SP. Rocha, H.C.; Ribeiro Neto, F.; Nunes, N. L. e Silva, M.
A. A. P. (2005). Concebendo Estruturas
Impermeáveis para o Metrô de São Paulo. Simpósio
Internacional de Estruturas Subterrâneas. ITA,
