BROX
DEAN BROX CONSULTING
UNDERGROUND DESIGN AND CONSTRUCTION
Guia Prático para Túneis em Rocha
Um roteiro prático para o planejamento, projeto, construção, operação e inspeção de túneis em rocha, principalmente para jovens profissionais
Disponibilidade prevista para maio de 2021 na Amazon / Kindle Book Shop como e-book e versões impressas
21 Capítulos
386 Páginas
127 Imagens
183 Referências
18 Anúncios
Informações e recomendações do autor com base em 35 anos e mais de 1500 km de experiência internacional na indústria de túneis
Índice
1 Introdução
2 Usos funcionais de túneis de rocha
2.1 Generalidades
2.2 Usos Funcionais
3 Execução do projeto do túnel
3.1 Generalidades
3.2 Formas de entrega do projeto
3.3 Etapas de execução
3.4 Pré-planejamento pelo cliente
3.5 Engenharia de projeto por consultores
3.6 Trabalho de engenharia e entregas durante a execução
3.7 Requisitos funcionais para projeto-construção
3.8 Envolvimento Antecipado do Construtor (Early Contractor Involvement)
3.9 Análises de Construtibilidade
3.10 Avaliação de risco do TBM independente
4 Investigações do local
4.1 Generalidades
4.2 Possíveis consequências de investigações limitadas do local
4.3 Revisão das informações existentes e experiência anterior
4.4 Planejamento e custos das investigações do local
4.5 Compilação de informações relevantes e mapa básico
4.6 Identificação dos principais riscos geológicos
4.7 Planejando de investigações em fases
4.8 Mapeamento de campo e confirmação de falhas geológicas inferidas
4.9 Investigações geofísicas
4.10 Perfurações
4.11 Testes in situ
4.12 Seleção e preparação de amostras
4.13 Testes de laboratório e controle de qualidade
4.14 Instrumentação e monitoramento de campo antes da construção
4.15 Galeria de testes
4.16 Relatórios
4.17 Fotografias de núcleos de perfuração
4.18 Armazenamento de longo prazo de núcleos de perfuração
5 Caracterização de rochas
5.1 Geologia regional e local
5.2 Geologia do alinhamento do túnel
5.3 Falhas geológicas e zonas de fratura
5.4 Fraturas do maciço rochoso
5.5 Resistência da rocha
5. Mineralogia da rocha
5.7 Alteração de rocha
5.8 Abrasividade da rocha
5.9 Durabilidade da rocha e potencial de dilatação
5.10 Condições, fluxo de infiltração e qualidade da água subterrânea
5.11 Esforços in situ
5.12 Qualidade do maciço rochoso
5.13 Alinhamento do túnel e caracterização da seção transversal
6. Projeto do Túnel em Rocha
6.1 Critérios de projeto
6.2 Normas Técnicas e Guias Práticos
6.3 Seção transversal do túnel e requisitos geométricos internos
6.4 Tamanho e forma do túnel
6.5 Localização do portal e projeto de suporte
6.6 Alinhamento horizontal e separação
6.7 Alinhamento vertical
6.8 Inclinação de rampas
6.9 Requisitos de acesso intermediário ou temporário
6.10 Requisitos de drenagem
6.11 Requisitos da seção inferior (Invert) do túnel
6.12 Requisitos de projeto operacional
6.13 Requisitos de acesso
6.14 Projeto de túneis sob pressão hidráulica
6.15 Considerações de projeto sísmico para túneis em rocha
6.16 Tampões de túnel em rocha
6.17 Avaliações de viabilidade de construção
7. Estabilidade do túnel
7.1 Generalidades
7.2 Prováveis tipos de instabilidade
7.3 Análise de estabilidade e seleção de parâmetros
7.4 Avaliações de estabilidade empíricas
7.5 Avaliação da estabilidade cinemática
7.6 Avaliação da estabilidade do maciço rochoso
7.7 Avaliação da estabilidade do maciço rochoso pelo método de elementos discretos
7.8 Avaliação e caracterização de sobretensão
7.9 Estabilidade do túnel em zonas de falha
7.10 Condições de compressão
7.11 Estabilidade de túneis hidrelétricos antigos
7.12 Revisão da estabilidade dos túneis existentes em geologia semelhante
8. Escavação de túneis
8.1 Considerações práticas
8.2 Tamanho mínimo de construção
8.3 Considerações de overbreak
8.4 Escavação a fogo (“Drill&Blast”)
8.5 Projeto de detonação
8.6 Método químico de fragmentação de rochas sem vibração
8.7 Escamação e remoção de fragmentos
8.8 Escavação “Drill&Blast” de alta produção para túneis longos
8.9 Método de Escavação Sequencial (SEM) para Rocha Fraca
8.10 Escavação através de máquina de perfuração de túnel (tuneladora ou TBM)
8.11 Avaliação de Aplicabilidade TBM
8.12 Utilização de TBM solos sujeitos à compressão
8.13 TBMs para projetos de mineração
8.14 Especificações técnicas mínimas para TBM
8.15 Escavação Roadheader
8.16 Métodos para escavação inclinada
8.17 Escavação de poço
8.18 Escavação da caverna
8.19 Tecnologias novas e em desenvolvimento para escavação em rochas
8.20 Avaliação da metodologia de construção e riscos
9 Suporte da escavação de túneis
9.1 Princípios gerais de projeto
9.2 Suporte inicial
9.3 Suporte final
9.4 Instalação prática
9.5 Suporte do portal
9.6 Componentes de suporte e produtos típicos
9.6.1 Tirantes (ancoragem)
9.6.2 Cabos
9.6.3 Malha soldada
9.6.4 Concreto projetado
9.6.5 Vigas treliçadas e estrutura de metal
9.7 Suporte de túnel para escavação por TBM
9.8 Suporte de túnel para sobrecarga severa e estalos (rockbursts)
9.9 Suporte de túnel para condições de compressão
9.10 Avaliação de potencial de corrosão
9.11 Requisitos de suporte pré-escavação
9.12 Congelamento de solos
9.13 Verificação da estabilidade do túnel e projeto de suporte
10. Requisitos de revestimento do túnel
10.1 Razões para revestimentos de túneis de rocha
10.2 Critérios de aceitação de túneis de rocha não revestidos
10.3 Revestimento final com concreto projetado
10.4 Revestimento final de túneis hidráulicos com concreto projetado
10.5 Revestimento final com concreto moldado in loco
10.6 Revestimentos de concreto para grandes falhas geológicas em túneis hidrelétricos
10.7 Revestimento em aduelas de concreto pré-fabricadas com escavação em TBM
10.8 Requisitos e aplicações de impermeabilização
10.9 Requisitos de proteção contra incêndio
11. Considerações de construção
11.1 Mobilização do site
11.2 Preparação do local do acampamento e áreas de abastecimento
11.3 Acesso ao portal e ao poço
11.4 Ventilação
11.5 Abastecimento de água para construção
11.6 Fornecimento de energia elétrica
11.7 Bombas de drenagem e reservatórios
11.8 Tratamento de águas subterrâneas e de construção
11.9 Amostragem ambiental e requisitos de teste
11.10 Depósito de materiais escavados
11.11 Implementação do projeto de suporte do túnel
11.12 Requisitos de mapeamento geológico e geotécnico
11.13 Inspeções de garantia de qualidade
11.14 Instrumentação geotécnica
12. Riscos de construção e medidas de mitigação
12.1 Riscos do portal
12.2 Riscos na construção do túnel
12.3 Influência da estabilidade entre túneis adjacentes e existentes
12.4 Controle e gestão das águas subterrâneas
12.5 Impactos e perturbações na construção de túneis para a comunidade
12.6 Aprisionamento e liberação de TBM
12.7 Problemas especiais e características de projeto com TBM
12.8 Geração de materiais finos durante a escavação TBM
12.9 Perfuração de pesquisa
12.10 Pré-drenagem
12.11 Pré-injeção
12.12 Pós-injeção
12.13 Túneis piloto
12.14 Técnicas de investigação durante a construção
12.15 Equipamento e recursos adicionais durante a construção de túneis
13. Estimativa de custos de construção para túneis em rocha
13.1 Generalidades
13.2 Padrões de custo e procedimentos recomendados
13.3 Principais premissas para estimativas de custo de construção
13.4 Custos diretos de construção
13.5 Custos indiretos de construção
13.6 Custos de contingências e lucros
13.7 Custos do cliente
13.8 Custo total esperado do projeto do túnel
13.9 Análise probabilística de custos de construção e incerteza geológica
13.10 Análise de risco de custo e cronogramas integrados
13.11 Comparações de custos com projetos semelhantes
14. Cronograma de construção para túneis em rocha
14.1 Identificação das principais atividades de construção e apresentação gráfica
14.2 Tempo de aquisição de equipamento essenciais
14.3 Avaliação de taxas realistas de produtividade e horas de trabalho
14.4 Contingências devido a eventos de risco
14.5 Atividades do caminho crítico
15. Estratégia e implementação do contrato do túnel
15.1 Generalidades
15.2 Documentação do contrato e tipos de contratação
15.3 Pré-qualificação
15.4 Formas de pagamento
15.5 Risco compartilhado e compensação para diferentes condições do local
15.6 Relatórios geotécnicos de base e implementação
15.7 Gestão do contrato de construção e cronograma
15.8 Parcerias
15.9 Resolução de disputas
15.10 Gestão de reclamações
16. Gestão de risco
16.1 Gestão de risco e práticas
16.2 Avaliações qualitativas de riscos e registros de riscos
16.3 Alocação de risco
16.4 Avaliações quantitativas de risco
17. Inspeção de túneis em rocha
17.1 Generalidades
17.2 Inspeções manuais, documentação de dados e práticas de segurança
17.3 Inspeções de túneis históricos utilizando drones
17.4 Inspeções em túneis hidráulicos sem água usando veículos remotos (ROV)
18 Renovação, reparos e descomissionamento
18.1 Renovação de túneis em rocha
18.2 Reparação de túneis em rocha
18.3 Descomissionamento de túneis em rocha
19. Estudos de caso e lições aprendidas
19.1 Generalidades
19.2 Lesotho Highlands Water Project, Fase 1, Lesotho
19.3 Túnel de pedestres Pacific Place, Hong Kong
19.4 Túneis do anel viário de Taipei, Taiwan
19.5 Bolu Mountain Traffic Tunnel, Turquia
19.6 Túnel ferroviário na base do São Gotardo, Suíça
19.7 Túneis gêmeos de água potável Seymour Capilano, Canadá
19.8 Niagara Hydroelectric Tunnel, Canadá
19.9 Túneis de transferência de água em Arrowhead, EUA
19.10 Canada Line Metro Tunnels, Canadá
19.11 Túnel Hidrelétrico de Ashlu, Canadá
19.12 Projeto Hidrelétrico Forrest Kerr, Canadá
19.13 Túnel Hidrelétrico Río Esti, Panamá
19.14 Túnel Hidrelétrico Chacayes, Chile
19.15 Túneis Hidrelétricos Los Arandanos, Chile
19.16 Túnel de transporte de alta velocidade, Red Lake Gold Mine, Canadá
19.17 Túnel transportador da mina Pascua Lama, Chile
19.18 Túnel Hidrelétrico Los Cóndores, Chile
19.19 Túneis Hidrelétricos Pando e Monte Lirio, Panamá
19.20 Projeto Hidrelétrico Alto Maipo, Chile
19.21 Túnel de descarga de efluentes, Mid-Halton, Canadá
19.22 Projeto Hidrelétrico Ituango, Colômbia
19.23 Túnel de Abastecimento de Água Melamchi, Nepal (novo texto para a versão em português)
20. Contratação e funções e responsabilidades dos profissionais
20.1 Contratação de profissionais
20.2 Funções dos profissionais
20.2.1 Generalidades
20.2.2 Geólogos
20.2.3 Engenheiros Geotécnicos
20.2.4 Engenheiros civis
20.2.5 Engenheiros de Túneis
20.2.6 Especialistas técnicos independentes
20.3 Responsabilidade legal dos profissionais
21 Saúde e segurança
22 Referências
23 Glossário
24 Sobre o autor e tradutor
25 Dedicação e Recomendação
26 Patrocínio para estudo de Mestrado em Túneis
27 Renúncia
28 Agradecimentos
Prólogo do livro
Guia Prático para Túneis em Rocha vem preencher uma lacuna importante para profissionais falantes de língua portuguesa envolvidos em projeto, construção ou manutenção de túneis. Não tínhamos até agora um livro atualizado, abrangendo com maestria as diversas subdisciplinas do tema. O Autor, com sua sólida experiência, está qualificado a nos brindar com esta obra que trata não somente de aspectos técnicos, mas também com muita propriedade de aspectos contratuais e de gestão de empreendimentos. De fato, muitos dos insucessos ligados à construção de túneis têm ocorrido por deficiências de contratos, ou até pela falta de coordenação entre contrato e projeto. O livro certamente terá um impacto positivo e necessário neste momento em que a indústria de construção subterrânea tem apresentado consistentemente taxas de crescimento expressivamente superiores às da construção em geral.
A abrangência de temas tratados pelo livro permite afirmar que o termo Guia Prático usado em seu título talvez não seja o mais adequado. Ele é muito mais que um guia, que poderia nos remeter à ideia de um simples conjunto de instruções a serem seguidas. É de fato um compêndio para ser usado e consultado por profissionais da indústria e da academia.
Dentre os temas atuais tratados no livro, eu saliento a gestão de risco e suas consequências não somente em projeto e construção, mas até em avaliação de custos. No Brasil, mais de que em Portugal, temos muito que aprender sobre este tema e seus desdobramentos. Nunca é demais repetir os benefícios de que a indústria de construção subterrâneas passou a usufruir depois de adotar procedimentos racionais de gestão de risco propostos por um Grupo de Trabalho da Associação Internacional de Túneis e Espaço Subterrâneo. Neste contexto vale a pena salientar a análise probabilística de custos de construção associados a incerteza geológica. No Brasil a legislação terá de mudar muito até chegarmos a tal requinte, mas somente alcançaremos tal ponto com conhecimento e sua disseminação. O livro é o instrumento perfeito para tal.
Tarcísio B. Celestino
Sobre do Autor
O engenheiro Dean Brox tem 35 anos de experiência em planejamento, projeto, construção, operações e inspeções para mais de 1.500 km de grandes túneis e projetos de infraestrutura subterrânea em todo o mundo, incluindo 575 km para túneis de mineração e 525 km para túneis hidrelétricos. Dean Brox é graduado em Engenharia Geológica pela University of British Columbia em Vancouver, Canadá, e pelo Imperial College, University of London, Reino Unido, com mestrado em Engenharia Mecânica de Rochas com Distinção. Ele trabalhou em projetos de túneis em Angola, Argentina, Austrália, Bolívia, Canadá, Chile, Colômbia, Equador, EUA, Escócia, Filipinas, Grécia, Groenlândia, Guatemala, Hong Kong, Índia, Indonésia, Lesoto, Malásia, México , Nepal, Panamá, Peru, Portugal, Reino Unido, África do Sul, Suíça, Taiwan e Turquia.
Dean publicou mais de 40 artigos técnicos para conferências internacionais e atuou como professor universitário para apresentações de projetos históricos e lições aprendidas. Dean é o Líder da Tarefa do Grupo de Tarefa 14 - Túneis Mecanizados, da International Tunnel Association. Dean é um reconhecido especialista internacional em túneis e apoiou clientes e empreiteiros em disputas de contratos de construção. Dean é atualmente consultor técnico do Banco Asiático de Desenvolvimento e membro do Painel de Especialistas para a Fase 2 do Projeto de Água do Lesoto Highlands, que inclui um túnel de condução de água de 38 km e uma barragem de 165 m de altura.
A experiência especializada do engenheiro Dean Brox inclui o seguinte:
-
Planejamento e execução de investigações geotécnicas;
-
Caracterização de rochas com testes de estresse in situ e testes de laboratório especializado;
-
Avaliação de perfuradoras de túneis para projetos de mineração;
-
Avaliação de risco e aceitabilidade de nenhum forro / forro de concreto projetado de túneis de pressão;
-
Avaliação e previsão de tensões, incluindo rockbursting para túneis longos e profundos;
-
Investigações forenses de colapso de túnel e;
-
Avaliação das condições estruturais de túneis hidrelétricos por meio de veículos de controle remoto.
Sobre do Tradutor
Manfredo Belohuby é engenheiro com mais de 30 anos dedicados ao concreto e obras de infraestrutura, com experiências no Brasil e no exterior nas áreas de transporte, energia e mineração.
Formado em Engenharia Civil pela Universidade Federal do Paraná, ao longo de sua carreira sempre esteve dedicado ao concreto, tendo trabalhado em empresas de pré-fabricados e concreto usinado, e mais especificamente nos últimos 20 anos na indústria de químicos para construção, especializando-se em obras de infraestrutura subterrânea com escavação mecanizada ou tradicional, atuando em obras como Metro de São Paulo, Metrô Doha (Qatar), e Metrô Riade (Arábia Saudita), destacando-se pelos trabalhos de proteção passiva ao fogo e concreto reforçado com utilização de fibras sintéticas e a produção de aduelas de concreto de alta durabilidade para utilização em túneis escavados em TBM.
É Professor Adjunto de cursos de Pós-Graduação nas áreas de concreto, impermeabilização e obras subterrâneas, além de participar em diversos congressos internacionais e colaborar ativamente em seminários, cursos, palestras e publicações em diversos países do Oriente Médio e América Latina, através de entidades da área de túneis como CBT (Comitê Brasileiro de Túneis) e ITA (International Tunnelling Association), entre outros.
Dentre as principais obras em que esteve presente, destacam-se:
• Túneis da Rodovia dos Imigrantes
• Linhas 1, 2, 3 e 4 do Metrô de São Paulo
• Complexo Eólico Osório
• Parque Eólico Rio do Fogo (RN)
• Linha Vermelha Sul do Metrô de Doha (Catar), Linha Vermelha Norte, Linha Verde e Linha Ouro,
• Metro Riyadh (Arábia Saudita)
• Diversas usinas hidrelétricas no Brasil, incluindo Belo Monte, Jirau e Santo Antonio