Analisando a figura 7.21, observa-se que a equação 7.4 obtida através das medições é a menos conservativa nos primeiros 100 metros, o que é justificado por ser uma equação proveniente das auscultações no próprio maciço e sem factores de segurança, ao contrário das outras duas equações, que foram formuladas não apenas para um caso singular mas sim para abranger uma vasta gama de maciços com características semelhantes. O uso deste tipo de equações genéricas têm a vantagem de enquanto não obtermos a equação característica, dar uma margem de segurança e permitir o desenrolar dos trabalhos sem o receio de criar danos nas estruturas adjacentes.
Figura 7.21: Analise das várias equações propostas para a velocidade das vibrações para uma carga fixa de 18,2kg.
Pág. 131
Esta figura mostra o porquê de a fórmula de MURPHY et al (2003) ser muito utilizada na Ilha da Madeira na previsão de vibrações pois é a que maior margem de segurança oferece em relação a velocidade das vibrações em maciços vulcânicos, especialmente a partir dos 50 metros de distância em relação ao foco.
Por outro lado, de realçar que a equação 6.5 proposta por DINIS DA GAMA (1997), a
partir dos 100 metros de distância, apresenta valores ligeiramente inferiores aos da equação característica do maciço, o que poderá levar a alguma prudência na sua utilização.
Paradoxalmente, nos casos limites, observa-se que para uma distância muito pequena da detonação, a equação mais preventiva é de DINIS DA GAMA (1997), sendo que a de
MURPHY et al (2003) revela valores de velocidades de vibração abaixo das registadas pela equação 7.4. Notar que para distancias elevadas (acima dos 400 metros) as equações são praticamente equivalentes.
Este estudo revela que a equação característica obtida da velocidade das vibrações no maciço, apresenta uma formulação muito semelhante às equações propostas por vários autores, produzindo resultados coerentes e fornecendo informações sobre o comportamento das vibrações no maciço atravessado pelo túnel 1, sendo que a sua precisão e calibração depende de mais medições de pegas fogo no maciço em questão.
Pág. 132
CAPÍTULO 8 – CONSIDERAÇÕES FINAIS
O presente trabalho visa efectuar uma revisão do estado do conhecimento na execução de túneis nas formações vulcânicas da Ilha da Madeira.
Esta região devido ao grande investimento efectuado no desenvolvimento das vias de comunicação e aproveitamento hidráulico, é uma área privilegiada para o estudo da arte da construção dos túneis, pois existe uma vasta quantidade de obras realizadas e a decorrer, fornecendo vários tipos de dados, experiências e metodologias próprias sobre a execução de túneis em maciços vulcânicos.
Quando se trata de maciços vulcânicos, a realização de um estudo prévio sobre as características geológicas e geotécnicas do maciço a escavar significa a diferença entre uma execução segura e sem custos inesperados e uma execução em que os imprevistos para além de encarecem a obra, aumentam a insegurança podendo até inviabilizar o projecto.
Este tipo de formações vulcânicas, com a grande heterogeneidade litológica que as caracterizam, implica uma monitorização constante das condições da frente de trabalhos de forma a haver uma adaptação das metodologias de escavação e de suporte primário. A experiencia acumulada na Ilha da Madeira resultante da execução de vários tipos de túneis nestas formações faz com que exista um conhecimento alargado acerca das características dos materiais.
Todos os métodos de execução apresentados neste trabalho já foram utilizados em formações vulcânicas sendo que a escolha de um método está sobretudo dependente do das características do túnel e do maciço a escavar.
O método mais utilizado na escavação de túneis na Madeira é o drill & blast, devido ao seu relativo custo comparativamente com os outros métodos e pelos bons rendimentos obtidos por este método (figura 8.1). O uso de explosivos juntamente com a utilização de escavadoras hidráulicas equipadas com martelos é a metodologia mais utilizada na escavação da grande maioria dos túneis existentes, operando em conjunto de acordo com a variação das características do maciço, sendo que normalmente são utilizados explosivos para a classificação geotécnica ZG1 e em alguns casos ZG2, sendo que para classes de menor qualidade são utilizadas as escavadoras hidráulicas.
Figura 8.1: Carregamento de uma pega de fogo.
Realce para o facto de estes métodos serem utilizados juntamente com a filosofia do NATM, que basicamente defende que após cada avanço (em secção completa ou parcial) deverá ser aplicado o sustimento primário dimensionado e adequado para a
Pág. 133
qualidade dos materiais presentes, o que no caso do drill & blast é traduzido na aplicação de pregagens e betão projectado em cada avanço conseguido e, no caso de serem utilizados meios mecânicos, o sustimento consiste na aplicação de cambotas metálicas afastadas consoante a qualidade dos materiais, malha electro-soldada, pregagens pontuais e por fim betão projectado. Geralmente na utilização dos meios mecânicos o avanço nunca é superior aos 3m.
A utilização das roçadoras só se justifica em casos onde os estudos prévios indiciam que o traçado do túnel irá atravessar uma grande quantidade de rochas desagregadas como a lapilli, tal como sucedeu na escavação do túnel da Caldeira na Via Rápida, pois a heterogeneidade das formações vulcânicas não permite a obtenção de rendimentos significativos com este equipamento. O mais usual é estarem disponíveis em obra cabeças roçadoras, que são acopladas às escavadoras hidráulicas (figura 8.2).
Figura 8.2: Cabeça roçadora acoplada a uma escavadora hidráulica no emboquilhamento poente do acesso oeste ao porto do Funchal (adaptado de BENTO et al, 2003).
Por fim uma tuneladora foi utilizada uma única vez na execução do túnel hidráulico do Covão com a extensão de 5 km e um diâmetro de 2,80 m (figura 8.3). A escassa utilização deste equipamento deve-se ao facto de o basalto ser uma rocha vulcânica extremamente abrasiva o que implica uma manutenção constante e de a maioria dos túneis não possuírem a extensão necessária para tornar viável a utilização deste método.
Figura 8.3: Sistema de extracção da tuneladora usada no túnel do Covão.
Devido ao facto do drill & blast ser o método maioritariamente utilizado é importante controlar as vibrações causadas pelas detonações dos explosivos de forma a evitar não só custos inesperados, processos judiciais e indemnizações mas também reduzir o mais possível os impactos sobre o meio ambiente.
Pág. 134
A construção de um mapa de vibrações para a zona envolvente ao túnel 1 visou constituir uma ferramenta na previsão da ocorrência de efeitos no maciço e nas estruturas adjacentes à obra.
A obtenção de uma equação da velocidade das vibrações a partir das medições recolhidas, caracteriza a propagação das vibrações no maciço onde o túnel 1 está implantado, tendo em consideração a heterogeneidade do maciço, as suas singularidades assim como os planos de fogo utilizados. Esta equação fornece informações mais precisas sobre a propagação das vibrações no maciço em questão comparativamente às equações genéricas de DINIS DA GAMA (1998) e de MURPHY et al (2003) para formações vulcânicas.
Tendo em conta a equação característica do maciço foi elaborado um mapa de vibrações que assume papel importante na previsão do comportamento das vibrações no maciço indicando as zonas mais susceptíveis de ocorrem alterações, tais como danos nas estruturas adjacentes e a criação de instabilidades em todo o maciço devido à sobrefracturação induzida pelos explosivos. De notar que a precisão de um mapa de vibrações depende essencialmente da quantidade e da qualidade das medições obtidas, sendo que uma maior amostra refinará ainda mais a equação o que significará dados mais precisos.
Com base nas isolinhas da amplitude das vibrações, é possível ter-se uma perspectiva das vibrações nos edifícios e no maciço envolvente, efectuar o respectivo controlo e gerir acções preventivas
A utilização de mapas de vibração deverá assumir um papel importante na previsão de efeitos induzidos ao meio ambiente e nas estruturas adjacentes, pois fornece uma noção do comportamento das vibrações no maciço, permitindo a adaptação dos planos de fogo e da metodologia de avanço às características do maciço, reduzindo assim os impactos induzidos pelo desenrolar da escavação.
Pág. 136