• Escavação de túneis da Linha 4-Amarela sob o Córrego Itararé, Pontilhão da Av. Professor Francisco Morato e Adutora de Água Sabesp

WALDIR JOSÉ GIANNOTTI*, DANILO RODRIGUES**, MARCEL SALOMÃO DE OLIVEIRA***, ARYANE LYA ALVES GUIMARÃES****

Asegunda fase das obras da Linha 4-Amarela é composta pelo complemento das estações Higienópolis-Mackenzie, Oscar Freire, Fradique Coutinho e São Paulo-Morumbi, Base de Manutenção Cunha Gago, Pátio Vila Sônia, Terminal de Ônibus Vila Sônia, prolongamento da linha a partir do Pátio Vila Sônia com a construção da Estação Vila Sônia, VSE Vila Sônia, VSE Edmundo Lins e SE David Matarasso e execução de 1 032m de túnel de via dupla com seção transversal de 94,64m² e túnel de injeção de trens com 500m de comprimento e seção transversal de 41,13m², ambos com escavação pelo método NATM (New Austrian Tunneling Method).

O método NATM consiste na escavação manual, executada em avanços limitados e sucessivos, onde o maciço atua como elemento de carga devido a mobilização de suas tensões resistentes, proporcionando estabilização momentânea através do alívio de tensões e deformações controladas (stand up time). Durante esse período de autossustentação do maciço são aplicados os elementos de suporte como cambotas e/ou telas metálicas combinados com aplicação imediata de concreto projetado. Quando na presença de nível d’água faz-se necessária a drenagem do maciço para minimização das pressões neutras. Essa metodologia de escavação foi utilizada e consagrada pelo Metrô de São Paulo em todas as suas linhas (figura 1).

O traçado da linha entre a Estação Vila Sônia e VSE Edmundo Lins, na altura do número 4 414 da Av. Prof. Francisco Morato, próximo ao cruzamento com Rua Ministro Edmundo Lins, intercepta o Córrego Itararé (figuras 2 e 3).

CARACTERÍSTICAS GEOLÓGICAS

A geologia local é composta de solo residual evoluído de rochas gnáissicas e migmáticas do Complexo Embu. Os mapeamentos geológicos efetuados durante as escavações dos túneis, na região do Córrego Itararé, detalham as seções com solo residual maduro (5SR1), solo residual jovem (5SR2) e Saprolito (5SP) verificando também a existência de porções cauliníticas nesta região. Não foi verificada a existência de solo aluvionar e matéria orgânica no interior da escavação, somente Figura 1 - Localização da fase 1 e fase2

Figura 2 - Localização do Córrego Itararé e pontilhão

Figura 3 - Vista externa do córrego, pontilhão e adutora e vista sob o pontilhão Figura 4 - Perfil Longitudinal do traçado do Túnel Singelo

Figura 5 - Mapeamento do Túnel de Injeção – Via de injeção de trens

Figura 6 - Perfil Longitudinal do traçado do Túnel de via dupla

durante o tratamento de teto foram observadas porções desse material no refluxo de perfuração. Foram observadas fraturas e descontinuidades preservadas, esperadas para esse tipo de solo residual que conferem ao material o comportamento de meio descontínuo, caraterístico de mecânica de rochas com parâmetros de resistência de solo, conforme observado nos mapeamentos (ver figuras 4, 5, 6 e 7).

ANÁLISE DE RISCOS

Visando garantir a segurança das escavações, dos equipamentos de utilidade pública (córrego, pontilhão e adutoras), e preservar a integridade dos imóveis lindeiros, foi realizado estudo com análises técnicas diversas e adotadas premissas especiais: 1. Impermeabilização da calha do córrego. 2. Evitar risco de ruptura durante a execução dos tratamentos de frente. 3. Melhorar condições de drenagem durante escavação dos túneis. 4. Proteção mecânica na região de menor cobertura de solo (onde se localiza o córrego). 5. Desocupação de imóveis lindeiros com impacto direto das escavações. 6. Manter a integridade estrutural e de serviço do pontilhão sem necessidade de interrupção do tráfego. 7. Não interromper o curso de águas do Córrego Itararé.

CANALIZAÇÃO DO CÓRREGO NO

TRECHO SOBRE AS ESCAVAÇÕES E REFORÇO DO PONTILHÃO

A primeira medida tomada foi a canalização do córrego no trecho com projeção acima das escavações, o que possibilitou a diminuição dos riscos de vazamentos e infiltrações durante as escavações.

Para a impermeabilização da calha do córrego, foi elaborado projeto e procedimento executivo visando garantir a eficiência e segurança da drenagem pública, adotando método executivo elaborado juntamente com os órgãos competentes (DAEE e Prefeitura) e aprovados pela Cetesb, com base em estudos hidrológicos, calculando as vazões a partir de métodos indiretos (empíricos) baseados em equações de chuvas intensas da cidade de São Paulo.

A sequência executiva visou não interromper o curso das águas do córrego durante a execução da impermeabilização, garantindo que a drenagem pública não fosse prejudicada, atendendo também a premissas de segurança para que as atividades fossem executadas em período de estiagem a fim de evitar maiores impactos na cidade.

Para manutenção da integridade do pontilhão e do tráfego da Av. Professor Francisco Morato foi executado reforço das fundações do pontilhão, pois nos estudos foi constatado que as escavações do túnel de via dupla poderiam interceptar as estacas da fundação, sendo assim foram definidos reforços das paredes de sustentação e execução de novos elementos de fundação (estaca raiz) com transferência de carga para as novas estacas possibilitando eventuais cortes das estacas existentes (figuras 8 e 9).

Faseamento para canalização do córrego (ver figuras 10, 11, 12, 13 e 14). 1 - Limpeza do leito do córrego e aterro de trabalho para acesso de equipamentos. 2 - Execução de ensecadeira de montante com bolsacreto. 3 - Instalação de duas linhas de tubos de PEAD, 1,20m para canalização provisória do córrego. 4 - Execução de ensecadeira de jusante com bolsacreto. 5 - Bombeamento da água represada entre ensecadeira. 6 - Execução das estacas raiz 0,50m. 7 - Limpeza e rebaixamento do leito do córrego com a retirada do aterro de trabalho. 8 - Concretagem lateral do canal trapezoidal. 9 - Execução parcial da laje de fundo, abaixo do pontilhão. 10 - Execução do reforço da parede do pontilhão. 11 - Transladar a primeira linha de tubos e concretar a laje de fundo (terço central). 12 - Transladar a segunda linha de tubos e repetir os itens 8, 9 e 10 e concluir o reforço e o canal trapezoidal. 13 - Retirada da ensecadeira à jusante do pontilhão.

Figura 8 - Sequência executiva adota

Figura 9 - Faseamento executivo

Figura 10 - Faseamento para canalização do córrego

Figura 11 - Ensecadeira de jusante e montante

Figura 12 - Execução de estaca raiz a jusante

Figura 13 - Canalização a jusante e reforço do pontilhão

Figura 14 - Instrumentação do pontilhão e canalização do córrego concluída Figura 15 - Seções de tratamentos túnel de Via Dupla

14 - Retirada dos tubos de canalização. 15 - Retirada da ensecadeira à montante do pontilhão com a liberação do fluxo de água para o canal.

TRATAMENTOS DE SOLO PARA ESCAVAÇÃO DOS TÚNEIS

Para garantir segurança das escavações, foi necessário condicionamento do maciço, com execução de colunas de tratamento CCPHs na calota do túnel atuando como camada selante, sendo aplicadas também enfilagens autoperfurantes com tubos metálicos associados a pregagens de frente para diminuir o risco de grandes desplacamentos. Desta forma, eliminou-se totalmente das frentes de escavação o risco de vazamentos de água e Infiltração proveniente do córrego garantindo a estabilidade local e global das escavações.

Visando eficiência e otimização dessas colunas de tratamento, era importante que a distância entre as colunas e a calota dos túneis não fosse alterada a medida em que as escavações fossem avançando, assim as colunas de tratamento foram definidas seguindo esse conceito de câmara cilíndrica para o túnel de injeção e câmara cônica para o túnel de via dupla, onde as cambotas foram alargadas acompanhando a inclinação dos tratamentos, em ambos os túneis para atender essas concepções foram realizados pequenos alargamentos das seções transversais para que fosse possível o posicionamento da perfuratriz durante a execução das colunas.

Para a drenagem do maciço foi utilizado sistema de rebaixamento externo com a adoção de PBS’s gravitacionais e a vácuo, utilizando-se também drenos horizontais profundos à vácuo no interior dos túneis (figuras 15 e 16).

DESOCUPAÇÃO TEMPORÁRIA DE IMÓVEIS LINDEIROS

Antes das definições de projeto foram realizadas vistorias cautelares nos imóveis nº 4 414 e nº 4 416 da Av. Profº Francisco Morato, onde se observaram patologias decorrentes do tempo de utilização desses imóveis associadas à sua localização de proximidade com o córrego.

Esses imóveis estavam dentro da área de influência das escavações e foram impactados diretamente com as atividades dos desvios do córrego, impermeabilização da sua calha e execução dos tratamentos de solo para a segurança das

Figura 17 - Mapa de localização do imóvel

Figura 19 - Perfil geológico sob os imóveis da Av. Prof. Francisco Morato, 4414 e 4416

Figura 21 - Instrumentação Região do Córrego Itararé

Figura 22 - Seção Típica de Instrumentação

escavações dos túneis.

Conforme demonstra a imagem, os imóveis tangenciavam a margem do córrego estando em área de risco não sendo seguro a execução das obras com os imóveis ocupados (figuras 17 e 18).

A cobertura entre a geratriz superior do túnel de injeção e o porão dos imóveis é de aproximadamente 6,0 metros e devido ao estado de conservação da edificação foi avaliada a necessidade de desocupação temporária dos mesmos durante o período de execução dos túneis sob o córrego (figura 19).

As estruturas dos imóveis são de alvenaria revestida com reboco, pintura e cobertura com telha de fibrocimento e fundações rasas.

Após as inspeções “in loco” constatou-se que os imóveis possuíam mau estado de conservação (figura 20).

MONITORAMENTO DAS ESCAVAÇÕES

Antes do início das escavações, são definidas áreas para instalação de instrumentos de monitoramento, sendo áreas internas aos túneis e áreas externas como edificações, redes de utilidades e outros dispositivos elegíveis de acompanhamento.

No âmbito das edificações, antes do início das obras são realizadas Vistorias Cautelares que consistem em uma inspeção para detecção das condições de preservação dos imóveis. Durante o período das obras são feitos os monitoramentos, acompanhamentos, atendimentos e avaliações dos danos e ao fim das obras são realizados os reparos necessários.

Durante as escavações, o acompanhamento técnico integra o mapeamento de geotécnico da frente de escavação com o monitoramento de recalques e das deformações do maciço de solo por meio de leituras diárias de instrumentos instalados para acompanhamento das movimentações na seção interna dos túneis, bem como na área externa sob influência das escavações.

Além do acompanhamento dos recalques e deformações é realizado o monitoramento diário de sistema de rebaixamento com controles de vazões dos conjuntos de bombas e nível freático através de indicador de nível d’água (INA). As pressões hidrostáticas são aferidas através de piezômetros (PZ).

Para monitoramento dos imóveis, durante o período de execução são também realizados acompanhamentos com instrumentos instalados na edificação, a fim de que o acompanhamento diário através de leituras dos instrumentos forneça dados da influência da execução das obras às edificações lindeiras, indicando as condições de segurança.

O monitoramento por instrumentação é capaz de indicar previamente as tendências de movimentações que possa ser gerada pelas escavações, tais como recalques e distorções, para que quando atingidos níveis de atenção, providências sejam tomadas pela Empresa Construtora e pelo Metrô, garantindo a segurança e controle.

A fim de acompanhar os recalques e deformações do maciço durante as escavações o projeto de instrumentação na região do Córrego Itararé contemplou as instalações de marcos superficiais e tassômetros, além de seções de convergência internas nos túneis e na estrutura do pontilhão. Para acompanhamento do nível do lençol freático foram instalados piezômetros e INAs nesta região (figuras 21 e 22).

O comportamento das escavações bem como de seu entorno apresentou-se com recalques e deformações abaixo dos limites de alerta e atenção, estando o projeto e a execução em conformidade com as previsões dos estudos da travessia, conforme demonstra os gráficos (figura 23).

Para monitoramento de ocorrências nas adutoras foram instalados marcos superficiais próximos as suas conexões. As distorções nas conexões foram acompanhadas através de pinos de recalques. As seções instaladas para esse monitoramento registraram recalques e distorções acumulados abaixo do limite de atenção e não ofereceu riscos às escavações e nem à integridade da adutora.

Mesmo com o reforço do pontilhão, pode-se observar que houve recalques e convergências na estrutura. No entanto, não foram constatados danos a estrutura

Figura 23 - Seção de instrumentação instalada para monitoramento da adutora no km 1.9+32

Figura 24 - Seção de instrumentação instalada para monitoramento da convergência do pontilhão

Figura 26 - Seção de instrumentação instalada para monitoramento dos imóveis desocupados

Figura 28 - Seção externa de instrumentação do Túnel Singelo – Seção km 1.9+45,934 Figura 25 - Seção de instrumentação instalada para monitoramento do nivelamento do pontilhão

Figura 27 - Seção de instrumentação instalada para monitoramento do nível d’água

Figura 29 - Seção externa de instrumentação do Túnel de Via Dupla – Seção km 1.9+55,534 e as distorções apresentaram-se abaixo do esperado (figuras 24 e 25).

O acompanhamento dos imóveis revelou que após as escavações dos túneis foram verificadas distorções na ordem de 1:600 nos pinos de recalque. Estas distorções estão abaixo dos limites de segurança e preservação, indicando estabilidade estrutural dos imóveis. Para o caso de imóveis, os limites de segurança são acompanhados por meio de distorções entre as leituras dos pinos, o que indicaria recalques diferenciais, induzindo o surgimento de patologias como trincas (figura 26).

O controle do nível do freático não apresentou intercorrências, o acompanhamento indicou nível d’água constante em torno de 10m abaixo do nível do terreno não sendo observada presença de água durante as escavações da calota (figura 27).

No que concerne as escavações propriamente ditas dos túneis, os recalques máximos acumulados observados após a execução da calota nas demais seções próximas ao córrego foi 40mm para o túnel de via dupla e 15mm para o túnel singelo, estando dentro do esperado para este tipo de atividades e abaixo dos níveis de atenção e alerta admitidos (figuras 28 e 29).

As escavações dos túneis sob o Córrego Itararé demonstraram ser um grande desafio a ser vencido durante as obras da segunda fase da Linha 4-Amarela do Metrô de São Paulo, devido as diversas condicionantes e especificidades apresentadas. No entanto, as tomadas de decisão baseadas nos estudos e análises específicas, mantendo os fatores de segurança, tanto das escavações quanto do entorno, corroboraram para o sucesso desse desafio, superando assim um caminho crítico do projeto da Linha 4-Amarela.

* Waldir José Giannotti é engenheiro civil, Chefe do Departamento de Obras Civis - Túneis da Linha 4-Amarela (GE4/E4T) E-mail: imprensa@metrosp.com.br ** Danilo Rodrigues é engenheiro civil do Departamento de Obras Civis - Túneis da Linha 4-Amarela (GE4/E4T) E-mail: imprensa@metrosp.com.br *** Marcel Salomão de Oliveira é engenheiro civil do Departamento de Obras Civis - Túneis da Linha 4-Amarela (GE4/E4T) E-mail: imprensa@metrosp.com.br **** Aryane Lya Alves Guimarães é engenheira civil do Departamento de Obras Civis - Túneis da Linha 4-Amarela (GE4/E4T) E-mail: imprensa@metrosp.com.br