Equipamento tunelamento

Tipos de Equipamentos de Tunelagem

Equipamentos de tunelagem referem-se a um conjunto de dispositivos e ferramentas utilizados na construção de túneis. Esses dispositivos dão suporte à escavação, formação do túnel e estabilização do solo.

• Máquina de Tunelagem (TBM)

  A Máquina de Tunelagem é o equipamento de tunelagem mais comum. É utilizada para escavar túneis de grandes dimensões. A TBM pode escavar materiais de solo e rocha em formas circulares de forma muito rápida e precisa. A TBM inteira ou parte dela é então revestida para formar um túnel. As TBMs modernas possuem sistemas para suportar as paredes do túnel e remover materiais escavados ao mesmo tempo. Elas também possuem recursos para controlar a ventilação do ar e a pressão dentro dos túneis para garantir a segurança dos trabalhadores.

• Máquinas de Tunelagem Multi-Modo

  Algumas máquinas de tunelagem são projetadas para utilizar diferentes métodos de escavação de materiais. Essas máquinas podem ter ferramentas para métodos convencionais de corte e enchimento e para escavação por meios blindados ou não blindados. Elas também são equipadas com técnicas avançadas de tunelagem, como Pressão de Ar, Transporte Hídrico e Misturado.

• Máquinas de Cruzamento de Rocha Dura

  A Máquina de Cruzamento de Rocha Dura é uma opção ideal a ser considerada quando as condições geológicas a serem escavadas são irregulares. Esta máquina de cruzamento possui tecnologias de perfuração, disco e corte a fita. Ela pode cruzar facilmente estratos geológicos com composição diferente, o que confere grande flexibilidade e custo-efetividade a projetos de tunelagem.

• Escudos de Equilíbrio de Pressão do Solo (EPB)

  Este tipo de máquina de escudo de tunelagem é bastante útil quando se lida com solos coesivos. Ela possui um transportador de parafuso como principal ferramenta de escavação e remoção de solo. O escudo EPB pode suportar a frente do túnel equilibrando a pressão do solo e evitando que o solo flua para a máquina durante a escavação.

• Máquinas de Tunelagem de Fraturamento Hidráulico

  Estas são máquinas especializadas para formações geológicas moles. Elas possuem sistemas que usam jatos de água de alta pressão para fraturar minerais. Uma vantagem deste tipo de máquina de tunelagem é que ela pode escavar o material com precisão e com muito pouco recalque do solo. Portanto, elas ajudam a reduzir as perturbações nas estruturas de superfície e subsuperfície.

• Técnicas Convencionais de Tunelagem

  Alguns projetos ainda podem utilizar métodos tradicionais de tunelagem. Essas abordagens usam técnicas manuais de escavação e detonação em vez de métodos modernos mecanizados. Uma das técnicas comuns na tunelagem tradicional é o método de corte e cobertura. Ele consiste em escavar uma trincheira e depois construir o túnel de cima para baixo.

Especificações e Manutenção de Equipamentos de Tunelagem

• Tipo:

  Diferentes tipos de equipamentos de tunelagem têm especificações únicas com base em suas funções principais. Por exemplo, as máquinas de tunelagem (TBM) geralmente têm peso que chega a várias milhares de toneladas. Seu diâmetro pode variar de 3 metros a 20 metros ou mais, dependendo se elas são projetadas para túneis de pequeno diâmetro ou túneis de grande diâmetro para estradas ou ferrovias. O comprimento das TBMs também pode variar de acordo com o modelo e o tipo de túnel que estão escavando, bem como se elas vêm em seções segmentadas que precisam ser montadas ou desmontadas. As TBMs convencionais, por exemplo, podem ter comprimentos entre 6 e 15 metros, enquanto as TBMs EPB podem variar de 80 a 200 metros.

• Fonte de Energia:

  A fonte de energia da qual os equipamentos de tunelagem dependem pode variar de acordo com a tarefa que precisa ser realizada. As perfuratrizes hidráulicas de rocha usam sistemas hidráulicos de alta pressão. Entre os diferentes tipos de equipamentos de tunelagem, as máquinas de equipamentos de tunelagem TBM são talvez as mais complexas. Elas geralmente são alimentadas por motores elétricos, mas seus projetos podem incluir uma ampla gama de fontes de energia, incluindo diesel, gás natural ou hidrelétrica, dependendo da tecnologia específica e do projeto da máquina.

• Funcionalidade:

  Como mencionado na seção anterior, diferentes tipos de equipamentos de tunelagem servem propósitos distintos no processo de tunelagem. Por exemplo, as cabeças de corte de rocha são usadas principalmente para cortar material de rocha dura. Elas possuem discos de corte e tambores especializados para remover material de rocha e criar túneis. Por outro lado, os acionamentos hidráulicos são responsáveis por alimentar os sistemas de escavação e suporte do túnel. Eles exercem a força necessária para mover ferramentas de corte, escavadoras e mecanismos de suporte. As funções dessas peças de equipamentos de tunelagem são adaptadas às necessidades específicas de criar túneis em várias condições geológicas.

A manutenção de equipamentos de tunelagem é vital para garantir sua operação contínua e vida útil prolongada. Diferentes tipos de equipamentos de tunelagem precisarão ser inspecionados regularmente para garantir que não apresentam sinais de desgaste. As áreas propensas ao desgaste incluem ferramentas de corte, esteiras transportadoras, sistemas hidráulicos e sistemas de suporte. Quaisquer sinais de desgaste devem ser reparados ou substituídos para evitar quebras durante a construção do túnel.

Além disso, os sistemas de lubrificação dos equipamentos de tunelagem devem ser mantidos regularmente. Isso ajuda a lubrificar peças e componentes móveis para evitar atrito e superaquecimento. Os fabricantes podem especificar o tipo de lubrificante usado e a frequência com que as peças precisam ser lubrificadas.

Por fim, os equipamentos de demolição e tunelagem também devem ser limpos e mantidos regularmente. Os detritos podem se acumular facilmente e entupir peças e componentes, afetando seu desempenho. Lavar, soprar ou aspirar detritos e sujeira do equipamento pode ajudar a melhorar seu funcionamento e eficiência.

Usos de equipamentos de tunelagem

As máquinas de tunelagem cortam, escavam e dão suporte à construção de túneis em uma operação contínua. Os diversos equipamentos de tunelagem têm diferentes usos com base no tipo de túnel, condições do solo e requisitos do projeto.

• As máquinas de tunelagem de escudo são amplamente utilizadas para construir túneis através de condições de solo mole ou solo. Elas são comumente empregadas para projetos de infraestrutura urbana, como a construção de túneis de metrô, túneis de condução de água ou passagens para pedestres em áreas com solo mole ou fluido.
• As TBMs de Equilíbrio de Pressão do Solo (EPB) são utilizadas principalmente em condições de solo solto ou plástico. Elas são muito adequadas para solo mole com risco de congestionamento de solo ou infiltração de água subterrânea. As máquinas EPB são comumente empregadas em áreas urbanas, regiões densamente povoadas ou locais onde a manutenção da estabilidade da frente do túnel é crucial para evitar o recalque da superfície.
• A Pá Hidráulica é utilizada para escavar a frente do túnel ou a sobrecarga em projetos de tunelagem, principalmente no método de corte aberto ou de bancada. Na construção de túneis, operações de mineração ou abertura de valas para instalação de serviços públicos, as pás hidráulicas são comumente empregadas em conjunto com outros métodos de tunelagem.
• As Roçadeiras de Talude ou Recuperadores de Túneis são máquinas especializadas utilizadas para tunelagem em operações de mineração ou para transportar materiais através de túneis para recuperar áreas. Elas são empregadas para extrair recursos minerais valiosos de depósitos inclinados ou para coletar materiais acumulados dentro de túneis.
• As Máquinas de Perfuração com Broca são muito adequadas para tunelagem através de formações de rocha sólida ou para construir perfurações horizontais sob obstáculos como estradas, rios ou estruturas existentes. A perfuração com broca é frequentemente utilizada em projetos de instalação de serviços públicos, especialmente para oleodutos e gasodutos, linhas de água ou conduítes de cabos.
• As TBMs de Face Aberta são utilizadas principalmente em formações de rocha estável ou quando não há pressão significativa de água subterrânea exercendo força para dentro. Elas são comumente empregadas em projetos de infraestrutura em grande escala, como a construção de rodovias, ferrovias ou túneis através de regiões montanhosas.
• As TBMs Multi-Modo são máquinas de tunelagem especializadas capazes de operar em dois ou mais condições de solo. Essas máquinas combinam os recursos de diferentes métodos de tunelagem para permitir a escavação contínua sem a necessidade de trocas de máquinas de tunelagem demoradas entre diferentes modos de solo.

Como escolher o equipamento de tunelagem certo

Escolher o equipamento de tunelagem adequado é essencial para o sucesso, a segurança e a eficiência do projeto. Os compradores precisam considerar a geologia, a condição do solo, o diâmetro e o comprimento do túnel, o cronograma do projeto, o orçamento, a ventilação e a qualidade do ar, o gerenciamento de água subterrânea, as regulamentações de incêndio e segurança e o impacto de ruído e vibração do projeto de tunelagem antes de selecionar um equipamento de tunelagem.

É crucial examinar cuidadosamente as condições do solo antes de selecionar o equipamento de tunelagem. Se o terreno possui rochas grandes e duras, uma máquina de tunelagem para rocha dura, como uma TBM com uma cabeça do tipo triturador, será mais adequada. Para projetos com desafios geotécnicos complexos, como zonas de falhas ou condições de solo variáveis, uma TBM flexível, como uma EPBM compartimentada, pode ser necessária. Alternativamente, para condições de solo mole, EPB, TBMs de escudo de lama e TBM de Equilíbrio de Pressão do Solo serão opções mais apropriadas.

Os requisitos específicos do projeto desempenham um papel significativo na seleção do equipamento de tunelagem certo. Os compradores devem considerar o diâmetro e o comprimento do túnel ao selecionar o equipamento de tunelagem certo. As TBMs de grande diâmetro são normalmente utilizadas para construir rodovias, ferrovias e oleodutos de grande diâmetro. Ao mesmo tempo, máquinas de menor diâmetro, como micro-TBMs e máquinas de perfuração de oleodutos, são utilizadas para criar valas estreitas ou evitar infraestruturas existentes.

Em túneis onde os trabalhadores estarão presentes, sistemas de ventilação seguros e eficazes devem estar em vigor para manter o fornecimento de ar fresco e controlar os níveis de dióxido de carbono. Se houver risco de encontrar entrada de água subterrânea, como lençóis freáticos altos ou estratos permeáveis, será necessário um gerenciamento preciso do solo e da água. Os compradores devem procurar equipamentos de tunelagem adequados que tenham os sistemas certos para lidar com tais desafios.

Em projetos com regulamentações rigorosas de segurança contra incêndios, é essencial considerar os recursos de segurança contra incêndios dos equipamentos de tunelagem. Os compradores devem pesquisar os materiais resistentes ao fogo e as práticas de projeto seguras. Se estiver comprando equipamentos de tunelagem usados, certifique-se de que eles tenham sido mantidos e inspecionados adequadamente.

Perguntas e Respostas

P1 As máquinas de tunelagem criam túneis em todos os tipos de solo e rocha?

Não. As máquinas de tunelagem são projetadas para funcionar em condições específicas de solo ou rocha. Além de solos e sedimentos, as TBMs não podem funcionar em formações de rocha dura. Para tais condições, uma máquina chamada unidade de perfuração e detonação é utilizada. Isso compreende uma perfuratriz que perfura furos na rocha, preenche os furos com explosivos e depois detona os explosivos para quebrar a rocha. Depois que a rocha é quebrada, o material é detonado. Em seguida, a unidade de perfuração e detonação se move para mais baixo no túnel para repetir o processo.

P2 As máquinas de tunelagem fazem túneis de qualquer formato?

Não. As máquinas fazem túneis circulares. Os túneis circulares são fortes, econômicos e se adaptam a várias geologias. Quando a geologia é conhecida e previsível, outras formas, como oval e quadrada, podem ser consideradas. Mas essas são geralmente aplicáveis apenas quando se utiliza uma abordagem de tunelagem NATM.

P3 Existe alguma máquina que faça o túnel circular?

Não. Existem diferentes tipos de máquinas dependendo do tamanho do túnel. Para grandes TBMs, é usado um escudo de metal circular enorme. Ele protege a frente da TBM, suporta o túnel à medida que avança e uma equipe vive e trabalha dentro dele. Para túneis de menor diâmetro, é usada uma Micro-TBM ou uma máquina de Equilíbrio de Pressão do Solo (EPB). Elas são menores, mais leves e mais flexíveis do que as TBMs tradicionais.

P4 Quais são as etapas do processo de tunelagem?

As principais etapas são a criação de um poço de lançamento, a escavação do túnel e, finalmente, o preenchimento da área.

A primeira etapa é criar um poço de lançamento que prepara o terreno para a tunelagem. O túnel é então escavado usando a máquina de tunelagem. A etapa final é preencher a área e fazer com que a superfície pareça que nenhuma escavação ocorreu.