Design inovador de revestimentos segmentados pode eliminar contraventamentos externos nas conexões — TBM: Tunnel Business Magazine

Por Vojtech Ernst Gall

Os segmentos modernos de TBM percorreram um longo caminho desde seu primeiro uso, há várias décadas. Cada vez mais, a indústria de túneis está otimizando os formatos dos segmentos, introduzindo novos métodos de reforço e melhorando os componentes dos segmentos para torná-los mais robustos e mais econômicos. Destaca-se a melhoria nos acessórios do segmento. Acessórios de segmento modernos, como cavilhas de segmento, bicones ou juntas modernas, não apenas melhoram a construção de segmentos, mas também permitem que sistemas de revestimento segmentado sejam empregados em uma ampla variedade de condições geotécnicas e em uma gama mais ampla de arranjos estruturais do que nunca.

Uma área em que os acessórios de segmento melhoraram o desempenho do segmento é nos cortes de segmento. Os revestimentos segmentados devem inevitavelmente ser cortados para criar aberturas para conexões com estruturas adjacentes. Cortes em revestimentos segmentados, entretanto, perturbam bastante o equilíbrio estático do sistema estrutural e exigem uma redistribuição de cargas para anéis adjacentes em torno de uma abertura de corte. Isto normalmente leva a altas forças de cisalhamento nas juntas de anel, altas forças de tensão nos segmentos acima e abaixo do corte e altas forças de impulso nos segmentos adjacentes à opinação do corte.

Os segmentos modernos de TBM percorreram um longo caminho desde seu primeiro uso, há várias décadas.

Tradicionalmente, os cortes de segmento são implementados através da introdução de uma estrutura de aço externa de dentro do túnel para suportar os anéis cortados até que a ligação seja feita entre o túnel principal e a estrutura de ligação. Esta abordagem é dispendiosa e intrusiva, especialmente em túneis de menor diâmetro onde a estrutura de aço reduz o espaço disponível para a operação principal do túnel. Além disso, esta situação tem um impacto potencial no calendário de construção, uma vez que a ligação não pode ser feita até que a construção do túnel principal esteja concluída.

Para evitar essas desvantagens, a Gall Zeidler Consultants (GZ) está desenvolvendo abordagens inovadoras para cortes de segmentos autossustentáveis, incorporando bicones de alta capacidade e reforço adicional de segmentos em segmentos especialmente projetados. Esses bicones e reforços adicionais trabalham juntos para funcionar como uma estrutura interna que permite a transferência de cargas em torno de um segmento cortado.

Sistemas de centragem e buchas de cisalhamento conforme ficha de produto Optimas Sofrasar. Cavilhas de cisalhamento de alta capacidade no canto superior esquerdo.

O Túnel Combinado de Transbordamento de Esgoto (CSO) de Pawtucket é um desses projetos para o qual a GZ desenvolveu um projeto de segmento especial. O túnel Pawtucket é um túnel TBM segmentado atualmente em construção em Pawtucket, RI. O túnel rochoso de 3,5 quilômetros de comprimento está sendo construído pela CB3A Construction Joint Venture, composta por CBNA e Barletta. O revestimento segmentado tem um diâmetro interno de 30'-2”, tem 14” de espessura e é reforçado principalmente com fibras de aço.

O túnel principal se conecta a diversas galerias minadas de 8' de diâmetro ao longo de seu alinhamento, para as quais o revestimento segmentado deve ser cortado. Os engenheiros da GZ desenvolveram, portanto, um design de segmento especial para os segmentos imediatamente ao redor do corte que elimina a necessidade de reforço externo. Devido à combinação dos bicones de alta capacidade e da gaiola de reforço adicional dentro de cada segmento, os segmentos especiais podem suportar as cargas existentes de terra e água e podem redistribuir essas cargas em torno das aberturas temporárias. Além disso, como os segmentos são pré-moldados utilizando os mesmos moldes dos segmentos regulares, são instalados como segmentos normais e não têm impacto negativo na construção.

A GZ está usando uma abordagem semelhante para o projeto da passagem cruzada do túnel Silvertown. O Túnel Silvertown é um novo túnel rodoviário TBM de 1,4 km de comprimento que atravessa o rio Tâmisa em solo macio. O diâmetro externo do túnel é de 37'-5” e o revestimento tem 15,75” de espessura. Os túneis TBM serão conectados por 7 passagens transversais de 15'-9”, das quais 5 serão construídas utilizando congelamento do solo para estabilização temporária do solo. Utilizando bicones de alta capacidade além de uma gaiola de reforço interno, a GZ desenvolveu um projeto que elimina a necessidade de contraventamento externo em torno dos cortes dos segmentos necessários para a passagem transversal. Em contraste com os segmentos de Pawtucket, as passagens transversais de Silvertown são construídas exclusivamente em solo macio. Além disso, os segmentos especiais para o túnel Silverton devem suportar cargas adicionais de congelamento, demonstrando que a abordagem bicone mais reforço interno tem um alto grau de aplicabilidade para cortes de segmentos feitos para diversos fins em uma ampla variedade de tipos de solo.