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CINTIA CRISTIANA SCHULTZ**ENGENHEIRA CIVIL, MESTRE EM ENGENHARIA PELAESCOLA POLITÉCNICA DA USP

ROBERTO KOCHEN****PROFESSOR DOUTOR DA ESCOLA POLITÉCNI-CA DA USP, DIRETOR DO DEPARTAMENTO DE EN-GENHARIA DE CONSTRUÇÕES CIVIS DO INSTITU-TO DE ENGENHARIA E DIRETOR TÉCNICO DA GE-OCOMPANY – TECNOLOGIA, ENGENHARIA E MEIOAMBIENTE

Existem mais de 100 túneisimersos executados em todoo mundo. No Brasil temosconhecimento apenas da téc-nica de execução de túneis

escavados em solos e rochas. O pre-sente trabalho visa apresentar infor-mações a respeito de túneis imersos,enfatizando os aspectos geotécnicosde execução.

Compreendem os aspectos geotéc-nicos de uma obra de túneis imersos ageotecnia voltada para a execução deestruturas subaquáticas, as técnicas deinvestigação do subsolo e, também,as atividades relacionadas a metodo-logia construtiva. A técnica dos túneisimersos apresenta algumas vantagenssobre pontes convencionais, tais comoa menor extensão para travessias su-baquáticas e as menores interferênci-as, tanto paisagísticas como para otráfego hidroviário.

O presente artigo resume os prin-cipais aspectos sobre o tema, visandoa compreensão de todos.

DEFINIÇÃOA denominação “imerso” provém

da metodologia executiva do túnel;toda a estrutura é dividida em elemen-tos e estes quando prontos são trans-portados e imersos na lâmina d’água.

Portanto, um túnel imerso consistede vários elementos pré-fabricados,que são transportados até o local deassentamento por flutuação, e insta-lados um a um, abaixo do nível d’água.Cada elemento é geralmente instala-do em uma trincheira (dragada previ-

INTRODUÇÃO amente) no leito do canal, enquanto aconstrução da estrutura é feita em re-gião seca. A fabricação dos elementos éfeita em docas ou em locais especiais.(Saveur & Grantz, 1993).

Trincheira é a região escavada quefornece espaço para o assentamento doelemento do túnel pré-fabricado e parao aterro de proteção nos lados e acimado túnel.

METODOLOGIA CONSTRUTIVAE VANTAGENS

O processo construtivo dos túneisimersos difere completamente dos mé-todos utilizados para túneis escavados,é específico para este tipo de obra. Con-forme Tribune (1999), após a conclusão,um túnel imerso não tem nenhuma dife-rença operacional em relação aos túneisescavados. A metodologia construtivapode ser dividida em etapas, ilustradasnas fotos e figuras deste trabalho.

VANTAGENS EM RELAÇÃO ATÚNEL ESCAVADO

Em relação aos túneis escavados, otúnel imerso apresenta as seguintesvantagens: não necessita de formatocircular; ser colocado imediatamentesob o curso d’água; ser executado emcondições de solo que impedem a reali-zação de túneis escavados (ou fazercom que esta solução seja extremamen-te cara); possibilitar a execução de ati-vidades em paralelo.

Com isto, a solução resulta em me-nores riscos no planejamento tornan-do-se mais barata.

MELHORES CONDIÇÕES DEAPLICABILIDADE

As melhores condições de aplicabi-lidade dos túneis imersos estão direta-mente relacionadas às principais van-tagens da utilização desta metodologiaconstrutiva, listadas a seguir:a) Travessia de cursos d’água - No Bra-sil, a travessia de canais em portos ouem rios com navegação comercial ge-

Túneis imersos paratravessias subaquáticasPrincipais aspectos geotécnicos e construtivos

Vista geral do canteiro de obras(Tribune, 1999)

Abertura da trincheira (Tribune, 1999)

ralmente são executadas com pontesou com raras exceções por balsas. Mo-dernamente, para possibilitar a traves-sia, apresentam-se quatro alternativas:ponte tradicional; ponte móvel; túnelescavado em rocha; e túnel imerso auma profundidade compatível com ocalado dos navios. Na figura 5 há umacomparação das soluções: túnel imerso;túnel escavado; e ponte alta. O túnelimerso apresenta a menor extensãopara realizar a travessia.b) Vantagens construtivas - Conformecomentado anteriormente nas vanta-gens da utilização dos túneis imersos,a opção favorece principalmente osseguintes aspectos: execução de vári-as atividades ao mesmo tempo, gran-de grau de repetição das atividades eutilização de poucos materiais.c) Alternativa arquitetonicamente viável- O túnel imerso além de constituir uma

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das melhores opções para a travessiasubaquática, favorece os seguintes aspec-tos: liberação do espaço da superfície eminimiza a interferência paisagística.d) Menor interferência no tráfego hidro-viário - A adoção do túnel imerso pos-sibilita a continuidade simultânea detráfego hidroviário existente, com ex-ceção de pequenas intervenções duran-te o período de sua construção.

CONSIDERAÇÕES SOBREASPECTOS GEOTÉCNICOS

A geotecnia aplicada a túneis i-mersos assemelha-se muito à geotec-nia “offshore”. As principais dife-renças consistem na profundidade eno tipo de regime da água do localde instalação da estrutura. As estru-turas “offshore” são executadas emmar aberto e em grandes profundi-dades, ao passo que um túnel imersoé executado em profundidades geral-mente inferiores a 30 metros e em lo-cais com água de rio ou mar, ou, ain-da, na interface dos dois. Além dis-to, o túnel imerso é executado para atravessia de um canal cuja extensãopode ser determinada.

Segundo Mello & Bogossian (1996),afirmam que as campanhas de inves-tigação do sub-solo sob a água sãomais representativas do que as reali-zadas em terra devido ao maior custoem relação à estrutura (até 5%), à ad-versidade das condições ambientais etambém, à restrição de quantidades deobra no rio ou no mar que permitam omapeamento das variações regionais.

GEOTECNIA NAS ATIVIDADES DAMETODOLOGIA CONSTRUTIVAAs atividades nas quais os aspec-

tos geotécnicos possuem maior impor-tância dentre as várias atividades dametodologia construtiva, são as esca-vações, a fundação e o aterro do túnel.

EscavaçãoOs trabalhos de escavação são de-

finidos em virtude dos materiais quesão encontrados no leito do rio ou ca-nal. Compreendem os trabalhos de es-cavação a dragagem e o desmonte su-baquático.a) Dragagem - Segundo Rasmussen(1997), a execução da trincheira é o prin-cipal item da dragagem em um projeto de

túnel imerso. Os trabalhos de dragagemestão diretamente relacionados com aconstrução de um túnel imerso e po-dem ser empreendidos da seguinte for-ma: dragagem do local de concretagem/lançamento (doca seca); dragagem deburacos para teste no curso d’água como intuito de avaliar a sedimentação natrincheira do túnel; ampliação do ca-nal existente de navegação a fim de for-necer canais temporários de navegaçãofora da área dos trabalhos do túnel;aprofundamento do curso d’água exis-tente a fim de compensar a redução daseção transversal do curso d’água cau-sada pelos trabalhos permanentes dotúnel, e, assim, evitar mudanças nascondições hidrológicas e biológicas docurso d’água; dragagem para constru-ções adjacentes do túnel e apoio/ma-nutenção; dragagem da trincheira dotúnel para seção do túnel imerso; dra-gagem de um canal de acesso entre opátio de concretagem/lançamento e atrincheira do túnel.

Segundo Molenaar (1993), a dra-gagem irá afetar as condições ecoló-gicas do local. Experiências vêm, de-monstrando que o processo de dra-

Figura 1 - Abertura da trincheira(Tribune, 1999)

Figura 2 - Diagrama esquemático da imersãodo elemento (Tribune, 1999)

Figura 3 - Detalhe do selo de vedaçãoentre elementos (Tribune, 1999)

Vedação temporária dos elementos(Tribune, 1999)

Fabricação dos elementos emuma doca seca (Tribune, 1999)

Fase de inundação da doca seca(Tribune, 1999)

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gagem tem um impacto apenas tempo-rário nas condições ambientais que sãomuito influenciadas pelos efeitos sa-zonais, muitas vezes tão impactantesquanto os efeitos de dragagem.b) Desmonte subaquático - Quando aremoção do material do subleito não épossível de ser efetuada com empregoapenas de dragas convencionais, oupor desmonte mecânico, surge então anecessidade do emprego de explosivospara fragmentação do material rocho-so submerso. Assim, este deverá ser re-movido em fragmentos, pelas dragas.Todo o conteúdo a respeito do desmon-te subaquático a seguir é provenientede notas do engenheiro Leonardo L.Redaelli (informação pessoal).

De modo geral, a utilização de umdesmonte subaquático gera muita po-lêmica por causa da sua ação no meioambiente. Para evitar que os peixes se-jam mortos quando das atividades dedesmonte, estão sendo utilizados sona-res com emissores de ultra-som que afas-tam os peixes do local da detonação.

O desmonte subaquático, do ponto devista teórico, não apresenta diferença sig-nificativa em relação ao desmonte comum.

Porém, do ponto de vista prático, ele apre-senta sensível diferença em virtude dogrande número de problemas especiaisque o envolvem, resultando em custos eprazos de execução sempre muito maiselevados. O fato de a rocha a ser desmon-tada estar submersa, cria uma série de di-ficuldades que se refletem nos trabalhosde perfuração, colocação do explosivo,detonação, remoção do material detona-do e controle da cota resultante.

FundaçãoSegundo Molenaar (1993), existem

três diferentes sistemas de fundação: osand-jetted, sand-flow e o screededgravel bed. Recentemente, foi desenvol-vido um novo método de fundação de-nominado Scrader, durante a constru-ção do ∅resund Link – ligação entre aDinamarca e Suécia – composto poruma ponte (~8 km), uma ilha artificiale um túnel imerso (~3,5 km).

Onde as condições de solo não fo-rem adequadas é recomendado o tra-tamento da fundação com a execuçãode colunas de brita.a) Screeded gravel bed - Em seguida dadragagem da trincheira, uma camada

Figura 4 - Preenchimento laterale sobre o túnel (Tribune, 1999)

Figura 5 - Comparação entre as alternativasde travessia (Tribune, 1999)

Figura 6 - Vista geral da pontede aço (Fonte: Molenaar, 1993)

de areia grossa ou pedregulho é colo-cada no fundo da trincheira. A granu-lometria do material deve estar relaci-onada com as condições hidráulicas:à força da corrente e ao tamanho domaior grão. O nivelamento é feito comuma peneira (screed), suspensa porguinchos de um carro rolante, percor-rendo uma trajetória, suportada porduas barcas. O aparelho é ancoradoacima da superfície a ser nivelada. Areferência do nível do peneiramentopode ser ajustada para compensar va-riações no nível da maré.b) Sand-jetted - Trata-se da fundaçãoem areia que usa uma ponte de guin-daste rolante de aço correndo de umlado para outro do elemento. Conecta-da a esta ponte estão três tubos adja-centes. Este sistema de tubos é condu-zido para o espaço abaixo do túnel,entre o fundo do túnel e o fundo datrincheira. Através deste tubo, umamistura de água e areia (com composi-ção bem controlada) é bombeada abai-xo do elemento do túnel (figura 6).c) Sand-flow - Para executar fundaçõesabaixo dos túneis profundos e paraevitar que o sistema sand-jetted obstrua

Transporte do elemento até o local deinstalação (Tribune, 1999)

Imersão do elemento (Tribune, 1999) Execução da estrutura de aproximaçãoa seco (Tribune, 1999)

Túnel Imerso

Túnel Escavado

Ponte

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1. Grantz, W; Saveur, J. - Chapter 3:Structural Design of ImmersedTunnels. In: Ahmet, G; Milligen, C. P. -Special Issue: Immersed and FloatingTunnels - Tunneling and UndergroundSpace Technology. Grã-Bretanha: In-ternational Tunneling Association.Oxford: Pergamon, 1993, v. 8, nº 2, p.119-122.2. Janssen, W. P. S. M.; Graaf, F. F. M. -Immersed concrete tunnels in perspec-tive. In: Congresso da Associação Inter-nacional de Túneis, ITA 2003, anais, p.313-319.3. Mello, R. M.; Bogossian, F. - Capítulo11: Fundações de Estruturas “Offshore”.In: Hachich, W.; et al. - Fundações: Teo-ria e Prática. São Paulo: ABMS/ABEF,1996, p. 443-450.4. Molenaar, V. L. - Chapter 3: Construc-tion Techniques. In: Ahmet, G; Saveur, J.- Immersed and Floating Tunnels. Grã-Bretanha: International Tunneling Asso-ciation - Immersed and Floating Tunnels:Working Group Oxford: Pergamon, 1993,p. 141-161.5. Rasmussen, N. - Concrete ImmersedTunnels – Forty Years of Experience –Tunnelling und Underground SpaceTechnology. Oxford: Pergamon, 1997, v.12, nº 1, p. 33-46.

o tráfego de navios foi desenvolvido osistema sand-flow. Neste caso, ao in-vés de usar um sistema móvel, um nú-mero de aberturas é criado no fundodo elemento do túnel (figura 7).d) Scrader - De acordo com Graaf &Janssen (2003), uma aplicação especi-al do conceito “scrader” é a capacida-de de construir uma estrutura feita depedras de um padrão intermitente debermas idênticas, alternadas por sul-cos, em vez de um plano fechado e de-positada na trincheira antes da imer-são dos elementos. A colocação e o ni-velamento do material são executadossimultaneamente (figura 8).

Aterro da trincheira do túnelSegundo Rasmussen (1997), os tra-

balhos complementares compreen-dem o aterro do túnel, a colocação decolchão de proteção ou membranas ea colocação de enrocamento. Seus ob-jetivos são proteger da erosão a fun-

dação permanente do túnel; fornecersuporte horizontal ao túnel; protegeras reservas de água potável, abaixodo túnel, de contaminações pelo ca-nal d’água; proteger o aterro da ero-são e proteger o túnel de objetos quepossam cair, tais como âncoras de na-vios (figura 9).

CONSIDERAÇÕES FINAISEste artigo é uma contribuição à co-

munidade técnica nacional, conside-

Figura 7 - Vista geral da tubulação deinjeção (Fonte: Molenaar, 1993)

Figura 8 - Vista da fundação exe-cutada segundo o método Scrader(Fonte: Graaf & Janssen, 2003)

Figura 9 - Vista do túnel após o aterro(Fonte: Rasmussen, 1997)

6. Redaelli, L. L. - Desmonte subaquáti-co. Florianópolis, 2003, não publicado.7. Schultz, C. C. - Túneis imersos.Dissertação de mestrado – USP, 2003,178 p.8. Schultz, C. C.; Kochen, R. - TúneisImersos – Principais Aspectos Geotéc-nicos e Melhores Condições de Apli-cabilidade. In: 1º Congresso Brasilei-ro de Túneis e Estruturas Subterrâne-as, 2004.9. Schultz, C. C.; Redaelli, L. L. - TúneisImersos – Aspectos Técnicos e Cons-trutivos com Destaque ao Túnel deItajaí-Navegantes/SC. In: 1º Congres-so Brasileiro de Túneis e EstruturasSubterrâneas, 2004.10. Stiksma, K. - Tunnels in the Nether-lands - Underground Transport Con-nections. 2ª ed., Rotterdam: Illus-tra,1987, 165 p.11. Smink, M. - Scrading – A newapproach to the foundation of concretetunnel elements. In: Congresso da As-sociação Internacional de Túneis, ITA2003, anais, p. 287-289.12. Tribune Hors Série: InternationalTunneling Association. ImmersedTunnels: A better way to crosswaterways? Toulouse, 1999. ISSN 1267-8422, 22p.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

rando a crescente utilização de túneisimersos no mundo, principalmente naEuropa. No Brasil, há somente estudosde casos.

Foram apresentadas definições, me-todologia construtiva, vantagens, me-lhores condições de aplicabilidade detúneis imersos e aspectos geotécnicos.Convém incentivar o uso de novas tec-nologias e inserir a opção de túnelimerso em estudos de viabilidade emtravessias subaquáticas.