Simplicidade executiva e custo competitivo caracterizam a solução de poços secantes para escavação de túneis

Técnica construtiva utilizada no Brasil há menos de duas décadas, os poços secantes são uma solução desenvolvida em substituição à solução de abertura de vala a céu aberto para escavação de túneis. Consiste na construção de poços múltiplos conjugados de grande diâmetro, partindo do mesmo conceito empregado pelo método New Austrian Tunnelling Method (NATM).

Como um túnel vertical, os poços tiram proveito da geometria circular e das características do concreto projetado. “Essas estruturas trabalham à compressão com pequena excentricidade, de modo que é possível projetar estruturas de grandes dimensões com espessuras de concreto projetado relativamente pequenas”, explica o geólogo Hugo Cássio Rocha, ex-presidente do Comitê Brasileiro de Túneis e assessor técnico do Metrô de São Paulo.

A principal vantagem associada a essa técnica é a maior simplicidade de execução, que dispensa utilização de estruturas internas provisórias para a contenção, como tirantes e estroncas. Na maior parte dos casos, as escoras são utilizadas apenas na junção de dois poços. Tal característica induz à maior agilidade de execução e economia. “O ganho em velocidade de execução pode passar de 30% em comparação ao método tradicional, dependendo das condições do solo e da experiência do executor”, comenta Rocha. Vale lembrar que tirantes e escoras, além de dificultarem a execução, são elementos caros e de difícil contratação.

Os poços são executados essencialmente com tela metálica e concreto projetado com diâmetros de escavação a partir de 10 m. A tecnologia vem sendo aproveitada para execução de poços de visita, de trabalho e para acesso de grandes tuneladores, viabilizando a descida do equipamento até a cota do túnel. Há exemplos também de poços utilizados para acesso dos usuários à estação, caso da estação Vila Prudente do Metrô, em São Paulo. Inaugurada em 2010 e distribuída por quatro níveis principais, a estação foi construída com dois poços secantes circulares com 40 m de diâmetro cada.

POÇOS SECANTES – SEQUÊNCIA DE EXECUÇÃO

1. Viga de borda – Executada em concreto armado moldado in loco, garante a rigidez da parte superior do poço e resiste às sobrecargas de superfície do tráfego de equipamentos
2. Escavação – Normalmente se dá com o lençol freático rebaixado. Pode ser realizado sob diversos layouts, de acordo com as condições do maciço e do equipamento de escavação
3. Revestimento primário – Executado com concreto projetado reforçado por malha de aço. Deve garantir a estabilidade do poço durante a construção
4. Lastro de brita – Faz a regularização grosseira da superfície e cria um colchão drenante
5. Laje de trabalho – Melhora a regularização da superfície e as condições de trabalho para tráfego de pessoas e equipamentos auxiliares à construção
6. Laje estrutural – Possibilita o fechamento inferior do poço e serve como base de apoio para as diversas estruturas internas
7. Impermeabilização – Realizada com mantas de PVC, incorpora também geotêxtil para dar proteção mecânica à manta
8. Revestimento secundário – Garante a estabilidade do poço durante a vida útil da obra (50 a 100 anos). É dimensionado para resistir aos esforços do maciço, sobrecargas e solicitação hidrostática relativa ao posicionamento do lençol freático em sua cota original

Histórico
Poços circulares de grande diâmetro são construídos no Brasil pelo menos desde 1988. Mas a construção de poços secantes – quando há dois ou mais poços circulares com uma emenda entre eles – só se tornou realidade anos mais tarde com a evolução dos métodos de projeção de concreto. Os primeiros exemplos de aplicação da técnica surgiram por iniciativa de engenheiros brasileiros da Figueiredo Ferraz Consultoria, sob o comando de Carlos Augusto Campanhã, para a construção da estação metroviária Salgueiros, na cidade do Porto, em Portugal, em 2003. Nessa obra, para otimizar o projeto original de contenções em estacas sem descaracterizar a arquitetura original, empregou-se poço duplo elíptico com uma grande viga de escoramento central em concreto armado.

Em São Paulo, onde há ao menos 30 poços de grande diâmetro construídos em obras metroviárias, o primeiro poço secante foi construído na nova Estação da Luz, inaugurada em 2011. Nessa obra, para abrigar parte da estação, um poço central deu apoio a outros dois poços laterais.

Componentes
Campanhã conta que a execução de um poço secante tem início com a execução da viga de borda com concreto armado moldado in loco. A função desse elemento é garantir a rigidez da parte superior do poço e resistir às sobrecargas de superfície do tráfego de equipamentos. O procedimento de escavação varia de acordo com as condições do maciço e do equipamento de escavação. Uma opção comum é a escavação da parte central do poço em avanços de aproximadamente 1 m, sendo a parte lateral não escavada em um primeiro momento para apoio para os equipamentos de escavação.

A escavação do maciço é seguida da aplicação do suporte primário em concreto projetado com espessuras de 20 cm a 60 cm (em maciços de solo) e de 5 cm a 20 cm (em maciços rochosos). Normalmente a escavação do poço se dá com o lençol freático rebaixado por poços de bombeamento ou com a pressão hidráulica em seu contorno aliviada por geodrenos radiais e/ou ponteiras a vácuo. Outra alternativa menos usual é a execução de paredes mais espessas.

Sobre a primeira camada de concreto projetado é instalada uma tela metálica que é sobreposta por sucessivas camadas de concreto projetado até que se chegue à espessura de projeto. Atingida a cota, tem início a execução da laje de fundo seguida da execução de um colchão drenante. Por fim, é construída a laje estrutural, dimensionada para resistir às solicitações hidrostáticas.

Os poços são finalizados após impermeabilização com mantas de PVC e a execução do revestimento secundário (definitivo), dimensionado para resistir aos esforços do maciço, às sobrecargas e à solicitação hidrostática relativa ao posicionamento do lençol freático em sua cota original.

Estação Brooklin
A estação Brooklin da linha 5-Lilás do metrô paulistano foi concebida para ser implantada com cinco poços secantes executados simultaneamente. A obra utilizou parades-diafragma em volta porque não era possível rebaixar o lençol freático em função de uma contaminação no solo. O início da operação dessa estação está previsto para ocorrer em 2016

Condicionantes de projeto
A viabilidade dos poços secantes depende, fundamentalmente, da existência de espaço suficiente na superfície onde será construído. Afinal, essas obras de infraestrutura costumam ter diâmetros generosos, de 30 m a 40 m. Em comparação com uma estação construída com paredes retas, a que usa poços ocupa mais espaço.

Também podem existir restrições geológicas. “Por isso é sempre é necessário fazer uma campanha de sondagem completa para que se possa traçar o perfil geológico-geotécnico”, explica o engenheiro Luiz Antônio Naresi Júnior, diretor da Progeo. A técnica costuma ser mais indicada quando há presença de solos bons, que não impõem dificuldades para escavação.

Já quando há presença de solos moles e não consolidados, os poços secantes são tecnicamente viáveis, mas podem não ser uma solução competitiva financeiramente. Isso porque vai exigir a construção de uma parede prévia em torno do poço, por exemplo com a técnica de paredes plásticas (diafragma de coulis), ou demandar o melhoramento do solo com colunas verticais (jet grouting).

Quando a rocha existente é muito dura e difícil de escavar, pode ser mais vantajoso abrir mão do poço e optar por um projeto que preveja uma estação em parede reta, aproveitando-se do fato de a rocha ser autoportante.

A depender das condições geológicas, é possível adotar uma solução intermediária, caso da estação Vila Prudente, do metrô paulistano. Nesse caso, embora o solo, de modo geral, fosse bom, na parte superior do poço ele era mole e instável. A saída encontrada pelos engenheiros foi executar uma parede de contenção somente nessa parte do terreno. Desse ponto para baixo, escavou-se o poço normalmente.

Em obras metroviárias, os poços secantes podem ser mais ou menos indicados também em função da arquitetura da estação e da linha. Hugo Cássio Rocha explica que para estações projetadas com plataformas laterais, a curvatura dos poços secantes é mais favorável. Quando há túneis singelos e plataformas centrais, a vantagem de utilizar poços secantes tende a ser menor.

Segurança em jogo
Há duas metodologias construtivas para a execução de poços secantes utilizadas no Brasil. O que define a opção entre uma ou outra é o estudo das condições do terreno e das características do entorno, além da política de controle de riscos do contratante.

Estação Adolfo Pinheiro
Inaugurada em agosto de 2014, a Estação Adolfo Pinheiro faz parte do primeiro lote de expansão da Linha 5-Lilás do Metrô paulistano. A estação subterrânea é composta por cinco poços secantes com Estação Linha Paulista Outro exemplo de aplicação de poços múltiplos é a Estação Paulista. Implantada em uma área de intensa ocupação urbana, a obra utilizou a construção de poços secantes escavados um de cada vez estrutura em concreto aparente, mezanino em estrutura metálica atirantada e cobertura dos acessos em vidro sobre grelha estrutural metálica para iluminação natural

Em uma das opções, os poços contíguos são escavados simultaneamente, como o que foi empregado na construção da estação Brooklin, em São Paulo.

A outra metodologia, e a mais usual no País, realiza primeiramente a execução dos poços ímpares (periféricos e central), incluindo a impermeabilização e o revestimento definitivo, e só então são iniciadas as escavações dos poços pares, cujo suporte também se constitui de concreto projetado reforçado com tela metálica. Dessa forma, possibilita-se a transferência de carga da estrutura provisória do segundo poço para a estrutura definitiva do primeiro poço.

Essa metodologia foi utilizada, por exemplo, na estação Adolfo Pinheiro, também na capital paulista. No projeto, com cinco poços no total, primeiro foram executados os poços 1, 3 e 4. Após concluídos, foram construídos os poços 2 e 4 apoiados nos poços ímpares. A mesma metodologia foi empregada para execução dos poços de acesso das estações Paulista, Oscar Freire e Higienópolis da Linha 4-Amarela. “Do ponto de vista estático, a opção de descer todos os poços de uma só vez é mais equilibrada. No entanto, caso haja algum problema de execução ou projeto, os riscos são muito maiores, já que a abertura existente é enorme”, comenta Rocha. Segundo ele, em contrapartida, quando se opta por abrir um poço depois do outro, a abertura e consequentemente os riscos tendem a ser mais controlados. “Ainda que o sistema parcializado seja menos rápido e menos econômico, os riscos são menores”, compara.

Execução controlada
Assim como acontece na construção de túneis, a execução de poços secantes deve seguir rigorosos processos de controle tecnológico, especialmente em relação ao concreto projetado. “O concreto deve apresentar ganho de resistência de 2 MPa em duas horas, e resistência final de 30 MPa. Mas a especificação e os controles em nada diferem da utilizada na construção de túneis”, diz Rocha.

Um ponto que demanda atenção extra dos executores diz respeito ao rebaixamento do lençol freático e à garantia de ter um maciço devidamente drenado. “Se o rebaixamento do lençol for bem dimensionado, não haverá problemas. Mas há casos que exigem o uso de ponteiras a vácuo, que funcionam a até 5,5 m de profundidade a partir do ponto onde foram instaladas”, comenta Hugo Cássio Rocha. De custo relativamente baixo e fáceis de operar, as ponteiras são instaladas a cada 1,5 m na lateral.

A impermeabilização, que costuma ser aspecto crítico em obras com valas escoradas, é mais facilmente executada nos poços secantes, já que a quantidade de emendas é muito menor nessas estruturas. O sistema recomendado para essas aplicações é o de mantas de PVC de 3 mm com solda dupla a quente e aplicação de camada de geotêxtil entre a manta e o revestimento primário.

Por Juliana Nakamura

ATENÇÃO ASSINANTES!

O acesso às edições mais recentes das revistas AU – Arquitetura e Urbanismo, Construção Mercado, Equipe de Obra, Infraestrutura Urbana e Téchne foi restabelecido em nossa plataforma digital.