Projecto de Escavação de Um Túnel - Miguel.nelma.rute

8/16/2019 Projecto de Escavação de Um Túnel - Miguel.nelma.rute

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Departamento de Engenharia Geotécnica Mestrado Engenharia Geotécnica e Geoambiente

Projecto de Escavação de um Túnel

Unidade curricular de Escavações Subterrâneas I

Maio de 2014

2º

Docente:Engenheiro António Galiza

Autores:Miguel Pereira da Costa, nº 1050315

Rute Silva, nº 1070338Nelma Palmas, nº1071117


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Escavações Subterrâneas I 2013/2014 Página 2

Índice

1 Introdução ------------------------------------------------------------------------------------------------------- 4

2 Objectivos -------------------------------------------------------------------------------------------------------- 43 Seleção do explosivo ------------------------------------------------------------------------------------------ 5

4 Estudo das hipóteses ------------------------------------------------------------------------------------------ 5

5 Determinação dos parâmetros geométricos e de carga --------------------------------------------- 8

5.1 Furos do Caldeiro ---------------------------------------------------------------------------------------- 9

5.2 Furos de alargamento -------------------------------------------------------------------------------- 12

5.3 Furos da soleira ---------------------------------------------------------------------------------------- 14

5.4 Furos de contorno ------------------------------------------------------------------------------------- 16

6 Cálculo dos volumes ----------------------------------------------------------------------------------------- 19

7 Temporização ------------------------------------------------------------------------------------------------- 20

7.1 Caldeiro -------------------------------------------------------------------------------------------------- 20

7.2 Alargamento -------------------------------------------------------------------------------------------- 21

7.3 Contorno ------------------------------------------------------------------------------------------------ 21

8 Seleção dos acessórios de perfuração ------------------------------------------------------------------ 22

9 Bibliografia --------------------------------------------------------------------------------------------------- 26

Índice de figuras

Figura 1: Relação entre o avanço em % da perfuração e os diferentes diâmetros do furo largo. 6

Figura 2: Zonamento de um diagrama de fogo tipo num desmonte subterrâneo. ...................... 8

Figura 3: Caldeiro de furos paralelos com furo largo. ................................................................... 9

Figura 4: Localização preferencial do caldeiro. ............................................................................. 9

Figura 5: Concentração de carga mínima (kg/m) e máxima distância C-C (m) para diferentes

diâmetros do furo largo. ............................................................................................................. 10

Figura 6: Concentração de carga mínima (kg/m) e máxima distância à frente para diferentes

distâncias B. ................................................................................................................................. 10Figura 7: Distância à frente livre (B) em função da concentração de carga de fundo. ............... 12

Figura 8: Representação esquemática do Look-out (L). .............................................................. 14

Figura 9: Ilustração da perfuração dos furos com look-out. ....................................................... 15

Figura 10: Sequência dos detonadores não elétricos LP............................................................. 20

Figura 11: Representação da sequência de rebentamento dos furos do caldeiro. .................... 20

Figura 12: Representação da sequência de rebentamento de toda a secção do túnel. ............. 21

Figura 13: Seleção dos acessórios de perfuração. ...................................................................... 22

Figura 14: Classificação dos bits em função do tipo de maciço. ................................................. 23

Figura 15: Bit RT300 - Top hammer drilling tools........................................................................ 23

Figura 16: Alargador e respectivo piloto adaptador- Top hammer drilling tools ...................... 24

Figura 17: Vara R8 – R32 - Top hammer drilling tools ................................................................ 24


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Figura 18: Rosca- Top hammer drilling tools............................................................................... 25

Índice de tabelas

Tabela 1: Dados relativos às características do maciço e dimensões do túnel............................. 4

Tabela 2: Valores da impedância do maciço e dos explosivo da Orica, Gama Senatel................. 5

Tabela 3: Resumo das diferentes soluções estudadas. ................................................................. 7

Tabela 4: Propriedades dos furos do caldeiro............................................................................. 11

Tabela 5: Propriedades dos furos de alargamento ..................................................................... 13

Tabela 6: Propriedades dos furos da soleira. .............................................................................. 15

Tabela 7: Tabela resumo para seleção do diâmetro dos furos carregados. ............................... 16

Tabela 8: Carga de contorno (Gurit). .......................................................................................... 17

Tabela 9: Dados do cartucho utilizado como carga de contorno (Gurit). ................................... 17

Tabela 10: Propriedades dos furos de contorno.. ....................................................................... 18Tabela 11: Verificação dos volumes para os furos do caldeiro ................................................... 19

Tabela 12: Parâmetros a ter em conta na seleção dos acessórios de perfuração. ..................... 22


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1 Introdução

Nos tempos modernos, as obras subterrâneas têm adquirido um aumento de

importância no planeamento urbano com finalidade de diminuir a ocupação do espaço àsuperfície e facilitar acessos. Estas representam, muitas vezes, a melhor solução ou até a única

devido à impossibilidade de alterações da superfície por confrangimentos ambientais,

económicos e topográficos.

O presente documento, desenvolvido no âmbito da unidade curricular de Escavações

Subterrâneas I, descreve os procedimentos e cálculos inerentes ao projeto de execução de um

túnel rodoviário subterrâneo com recurso a cargas explosivas. Esta fase compreende a

elaboração do diagrama de fogo tipo utilizado na abertura do túnel, no qual se procederá ao

dimensionamento do caldeiro, dos tiros de alargamento e de contorno e ainda à temporização

dos diferentes tiros da pega.

2 Objetivos

Pretende-se com este relatório efetuar a apresentação de um projeto de escavação de

um túnel com recurso a explosivos, num maciço granítico com grau de alteração W3 e grau de

fracturação F3, sendo o prazo de execução da obra de 81 dias.O diagrama de fogo será dimensionado para perfuração horizontal e caldeiro com um

furo largo. As dimensões da obra apresentam-se na tabela seguinte.

Dados

Comprimento túnel 405 m

Maciço granítico W3/F3

Galeria

Largura 8,5 m

Altura 8 m

Altura hasteais 7,5 m

Prazo máx. de execução 81 dias

Avanço mínimo diário 5 m

Tabela 1: Dados relativos às características do maciço e dimensões do túnel.


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3 Seleção do explosivo

Na selecção do explosivo, deve-se ter como principal preocupação a segurança, tanto no

seu manuseamento como na sua aplicação. Este deve apresentar uma elevada resistência ao

choque, impacto, fricção e calor. Para satisfazer este requisito opta-se pela utilização de uma

emulsão.

Além da segurança, a impedância do explosivo é também um critério fundamental na

escolha do mesmo. Esta deverá ser mais próxima da impedância acústica do maciço rochoso,

(por valores superiores) permitindo uma melhor transmissão da onda explosiva.

Na tabela 2 encontram-se os valores da impedância do maciço e dos explosivos da Orica.

Tabela 2: Valores da impedância do maciço e dos explosivo da Orica, Gama Senatel.

O explosivo que satisfaz os critérios referidos é o Pulsar, pelo que é o selecionado para o

carregamento de todos os furos à exceção dos furos de contorno. Nestes últimos é utilizada a

técnica de desmonte suave que é executada com cargas do tipo Gurit.

4 Estudo das hipóteses

Em engenharia não existe uma única hipótese para atingir determinado fim, mas sim

uma panóplia de possibilidades válidas. Por este motivo é necessário avaliar todas as

alternativas possíveis de forma a adoptar a solução mais adequada, em termos técnicos e

económicos, garantindo sempre que o prazo de execução da obra não excede o máximo

estipulado.

Atendendo a que se pretende escavar uma extensão de 405 m num prazo máximo de 81

dias será necessário um avanço mínimo diário de 5 m. Uma vez que o maciço em questão não

é muito competente, facto pelo qual escavar 5 m de cada vez poderia provocar problemas de

desvios e instabilidade dos furos, opta-se por realizar os trabalhos em 3 turnos de 8 horas

(diárias) para aproveitar ao máximo cada dia de trabalho, não permitindo longas paragens amenos que ocorra algum imprevisto.

Impedância (ton/ m2s)

Maciço 7155

ExplosivoOrica

Senatel Magnafrac 7788

Senatel Ultrex 7464

Senatel Pulsar 7260


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Cada turno executará o ciclo completo de trabalhos que, devido às restrições de espaço,

compreende as operações de perfuração, carregamento, rebentamento, ventilação,

saneamento do contorno a escavação, remoção e transporte do escombro e por fim esgoto e

iluminação.

Consultando o ábaco da figura 1 verifica-se que o comprimento de perfuração para um

maciço W3 está compreendido entre 2,5 m e 3 m. As medidas comercializáveis de varas que

satisfazem este requisito permitem realizar os seguintes comprimentos de furo: 2,635 m e

2,790 m.

Figura 1: Relação entre o avanço em % da perfuração e os diferentes diâmetros do furo largo.

Representação das soluções estudadas.

Para cada comprimento de furo estipulado anteriormente (2,635 m e 2,790 m) traça-se

uma reta vertical até intercetar as linhas correspondentes aos diâmetros de furo largo

comercializáveis (76 mm; 102 mm; 127 mm). Desta forma considera-se a situação mais

desfavorável (rendimentos mais baixos). No eixo das abcissas são obtidos os rendimentos

correspondentes a cada situação.


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A tabela 3 resume as hipóteses possíveis, relacionando as seguintes variáveis:

comprimento do furo, diâmetro do furo largo, rendimento, avanço e prazo de execução.

Solução H(m) Ø furo largo(m) R(%) Nºturnos Avanço/pega(m) Avanço/dia(m) Prazo(dias)

1 2,635 0,076 89 3 2,35 7,04 57,57

2 2,635 0,102 95 3 2,50 7,51 53,93

3 2,635 0,127 97,5 3 2,57 7,71 52,55

4 2,79 0,076 88 3 2,46 7,37 54,99

5 2,79 0,102 94 3 2,62 7,87 51,48

6 2,79 0,127 97 3 2,71 8,12 49,88

Tabela 3: Resumo das diferentes soluções estudadas.

Apesar da solução 3 ser a que apresenta um maior rendimento, esta foi excluída uma

vez que não existe nenhum bit alargador, para a vara de 2,635, capaz de realizar furos largos

de 127 mm de diâmetro. A escolha recai então sobre a solução 6 uma vez que apresenta o

maior avanço e o melhor rendimento. Opta-se pela utilização do maior diâmetro de furo largo

para se conseguir o maior avanço possível. Posto isto pode concluir-se que o comprimento de

furação a ser adotado será de 2,79 m garantindo um avanço diário de 8,12 m, com um

rendimento de 97% e o furo não carregado terá um diâmetro de 0,127 m. Em relação ao prazo

de execução importa referir que existe uma margem de 31 dias, tempo suficiente para concluira obra no prazo exigido, fazendo face a qualquer eventualidade ou imprevisto que possa

atrasar a obra.


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5 Determinação dos parâmetros geométricos e de carga

Por serem espaços extremamente confinados, os desmontes em túneis são

caraterizados pela inexistência inicial de qualquer superfície livre de saída, exceto a própriafrente de ataque. Posto isto, é necessário realizar a abertura do mesmo desde o centro para a

periferia. A primeira etapa corresponde à execução do furo largo (não carregado) cuja função é

criar uma frente livre para a qual vai ser projetada a massa de rocha detonada pelos furos do

primeiro quadrado do caldeiro. A segunda fase diz respeito à abertura do caldeiro que tem a

função de criar a segunda frente livre para que seja possível a movimentação da rocha

libertada pela detonação dos tiros de alargamento. Após a detonação dos furos de

alargamento, é executado o contorno da escavação com o rebentamento dos tiros de

contorno (hasteais e coroa) sendo os tiros da soleira os últimos a detonar.

A figura 2 mostra a localização e designação dos diferentes furos consoante a sua função

na abertura de um túnel.

Figura 2: Zonamento de um diagrama de fogo tipo num desmonte subterrâneo.


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5.1 Furos do Caldeiro

O objetivo principal do desenho de caldeiros é o de obter o máximo avanço por pega.

Por este motivo, os caldeiros mais utilizados atualmente são os de furo largo. Na perfuração

deste tipo de caldeiros executam-se furos paralelos entre si, sendo o rebentamento realizado

para o furo (ou furos) largo que atua como uma frente livre.

Figura 3: Caldeiro de furos paralelos com furo largo.

O caldeiro pode ser colocado em variadas posições, mas deve ser escolhido um local

onde a rocha se encontre menos fraturada, porque a sua posição irá influenciar: a

fragmentação; a maior ou menor projeção do material; o consumo de explosivo e o número de

furos do diagrama, dependendo do perfil transversal do túnel.

Para obter uma mais conveniente distribuição do material desmontado, o caldeiro

deverá ser colocado no centro e próximo da soleira (como mostra a figura 3). Neste caso

haverá projeções menos extensas e menor consumo de explosivo.

Figura 4: Localização preferencial do caldeiro.


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Cálculo da concentração de carga de fundo e de coluna

1º Quadrado: A distância entre o centro do furo largo e os furos do 1º quadrado deve ser a =

1,5 x Ǿ furo largo. A concentração de carga é obtida pelo gráfico da figura 5, que relaciona a

concentração de carga mínima e a máxima distância entre centros, para diferentes diâmetros

de furo largo.

Figura 5: Concentração de carga mínima (kg/m) e máxima distância C-C (m) para diferentes diâmetros do furo largo.

2º e 3º Quadrados: A distância à frente dos furos dos restantes quadrados do caldeiro é igual à

abertura criada anteriormente (B = Wanterior). O gráfico da figura 6 permite determinar

diretamente a concentração de carga de coluna em função do espaçamento dos furos do

quadrado anterior.

Figura 6: Concentração de carga mínima (kg/m) e máxima distância à frente para diferentes distâncias B.


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A tabela 4 apresenta o cálculo da geometria e da carga nos tiros do caldeiro.

Tabela 4: Propriedades dos furos do caldeiro.

Designação Sigla (unid.)

Quadrado

1.º Q 2.º Q 3.º Q

P a r â m e t r o s

g e o m é t r i c o s

Diâm. furo largo Ø (m) 0,127

Comp. Furo H (m) 2,79

Dist. à frente B (m) 0,191 0,269 0,572

Espaçamento W (m) 0,269 0,572 1,212

Tamponamento h0 (m) 0,088 0,135 0,286


d e c a r g a

C a r g a d e F u n d o

Conc. carga fundo lb (Kg/m) 0,40 0,60 1,20

Explosivo

Ø cart. (m) 0,028 0,028 0,040

Comp. cart. (m) 0,250 0,250 0,500

Peso cart. (Kg) 0,185 0,185 0,833

Alt. carga fundo hb (m) 2,702 0,404 0,857

Peso carga fundo Qb (Kg) 1,081 0,242 1,029

n.º cart. carga fundonº cart. 5,842 0,970 2,057

nº cart. Arred. 6 1 3

Alt. carga fundo corrig. hb c. (m) 1,50 0,250 1,500

Var. alt. carga fundo Δhb (m) 1,202 0,154 -0,643

Espaç. entre cart. E cart. (m) 0,240 0 -0,321

Peso carga fundo corrig. (real) Qb real (Kg) 1,110 0,185 2,499

C a r g a d e c o l u n a

Conc. carga coluna lc (Kg/m)Não há carga

de colunapois dá-seenfase aopoder de

arranque emdetrimento

dafracturação.Os furos têm

a mesmaconcentraçãode carga ao

longo do seucomprimento.

0,30 0,60

Explosivo

Ø cart. (m) 0,028 0,028

Comp. cart. (m) 0,25 0,25

Peso cart. (Kg) 0,185 0,185

Alt. carga coluna hc (m) 2,405 1,004

Peso carga coluna Qc (Kg) 0,722 0,603

n.º cartuchos carga colunanº cart. 3,900 3,257

nº cart. Arred. 4 4

Alt. carga coluna corrig. hc c (m) 1,000 1,000

Var. alt. Carga coluna Δhc (m) 1,405 0,004Tamponamento corrig. h0 c (m) -1,271 0,282

Espaç. entre cart. E cart. (m) 0,468 0,001

Peso carga coluna corrig. (real) Qc real (Kg) 0,740 0,740


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5.2 Furos de alargamento

Os furos de alargamento detonam a seguir ao caldeiro e destinam-se, como o próprio

nome indica, ao alargamento da cavidade provocada pelo rebentamento, anterior (caldeiro).

Estes tomam designações distintas consoante a movimentação do material desmontado por

eles, durante a detonação. Assim sendo existem furos horizontais e verticais (ascendentes e

descendentes). Nos furos horizontais o material desloca-se horizontalmente. A sua localização

é lateral ao caldeiro, não ultrapassando a parte superior do mesmo. Nos furos verticais a

movimentação do material aquando da detonação é, tal como o nome indica, vertical, sendo

que nos descendentes o material desloca-se de cima para baixo e nos ascendentes no sentido

inverso.

Foram determinadas as distâncias à frente livre (B) em função da concentração de carga

de fundo e do diâmetro do cartucho utilizado (Figura 4).

Figura 7: Distância à frente livre (B) em função da concentração de carga de fundo.

Nota: Pelo gráfico da figura 5 sabe-se que a concentração de carga de fundo (lb) a utilizar será

0,74 kg/m devido às características do maciço (W3; F3). A esse valor de lb corresponde um

valor de distância à frente de 0,8 m. A distância à frente do 4º quadrado é 1,212 m. Uma vez

que a distância à frente do 4º quadrado é superior á distância à frente dos furos de

alargamento, conclui-se que o caldeiro não possuirá o 4º quadrado.


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A tabela 5 apresenta os parâmetros geométricos e de carga para os tiros de

alargamento.

Designação Sigla (Unid.)Alargamento

Ascend. Horiz. Descend.


g e o m é t r i c o s Dist. à frente B (m) 0,80


Dist. à frente B (m) 0,80

Espaçamento W (m) 0,88 0,96

Tamponamento h0 (m) 0,40

P a r â m e t r o s d e c

a r g a

C a r g a d e f u n d o

Conc. carga fundo lb (Kg/m) 0,740

Explosivo

Ø cart. (m) 0,028

Comp. cart. (m) 0,250Peso cart. (Kg) 0,185

Alt. carga fundo hb (m) 0,930

Peso carga fundo Qb (Kg) 0,688

n.º cart. Carga fundonº cart. 3,720

nº cart. Arred. 4

Alt. carga fundo corrig. hb c (m) 0,930

Var. alt. carga fundo Δhb (m) 0

Espaç. entre cartuchos E cart. (m) 0

Peso carga fundo corrig. (real) Qb real (Kg) 0,740

Conc. carga fundo corrig. lb c (Kg/m) 0,796

C a r g a

d e c o l u n a

Conc. carga coluna lc (Kg/m) 0,370

Explosivo

Ø cart. (m) 0,028

Comp. cart. (m) 0,250

Peso cart. (Kg) 0,185

Alt. carga coluna hc (m) 1,460

Peso carga coluna Qc (Kg) 0,540

n.º cart. carga coluna

nº cart. 2,920

nº cart. Arred. 3

Alt. carga coluna corrig. hc c (m) 0,750

Var. alt. carga coluna Δhc (m) 0,710

Espaç. entre cart. E cart. (m) 0,355

Peso carga coluna corrig. (real) Qc real (Kg) 0,555

Conc. carga coluna corrig. lc c (Kg/m) 0,380

Tabela 5: Propriedades dos furos de alargamento


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5.3 Furos da soleira

Os tiros da soleira são os últimos a detonar. Estes são mais fortemente carregados que

os demais furos da pega, para vencer o peso do material desmontado anteriormente. Os furos

da soleira têm a mesma concentração de carga ao longo do furo para garantir a cota da

rasante, logo não possuem carga de coluna. Tal como acontece nos furos de contorno, é

necessário calcular o valor do look-out a fim de dar essa informação ao operador do Jumbo

para que coloque os braços da máquina com a inclinação correta no momento da perfuração.

Look-out:

De modo a permitir o emboquilhamento dos tiros da pega seguinte, sem redução do

perfil, os furos de contorno são executados com um ligeiro desvio para o exterior do perfil(Look out), tal como se pode observar na figura 3. O valor corrigido da distância à frente (B 1)

resulta da soma do valor da distância à frente inicial (B) e do Look out (L).

Figura 8: Representação esquemática do Look-out (L).


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Figura 9: Ilustração da perfuração dos furos com look-out.

Designação Sigla (Unid.) Valor

P a r â m

e t r o s

g e o

é t r i c o s




Look Out L (m) 0,184

Dist. à frente corrig. B1 (m) 0,616

Espaçamento W (m) 0,880

Tamponamento h0 (m) 0,160

P a r â m e t r o s d e

c a r g a

Conc. Carga lb (Kg/m) 0,740

Explosivo

Ø cart. (m) 0,028

Comp. cart. (m) 0,250


Altura de carga h (m) 2,630

Peso da carga Q (Kg) 1,946

n.º cart carganº cart. 7,785

nº cart. Arred. 8

Alt. carga corrig. h c (m) 2,0

Var. alt. Carga Δh (m) 0,630

Espaç. entre cartuchos E cart. (m) 0,173

Peso carga corrig. (real) Q real (Kg) 1,480

Conc carga corrig. l c (Kg/m) 0,563

Dist. à frente corrig. B c (m) 0,830

Dist. à frente corrig. B1 c (m) 0,646

Tabela 6: Propriedades dos furos da soleira.


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5.4 Furos de contorno

O contorno do túnel divide-se em furos da soleira, furos dos hasteais e furos do tecto,

uma vez que são os que definem a forma final do túnel. No entanto os furos dos hasteais e do

tecto são tratados de forma diferente pois neste caso existe uma forte preocupação com o

tratamento deixado no maciço remanescente. Por este motivo recorre-se à técnica de

desmonte suave que, devido ao emprego de explosivos mais fracos (do tipo Gurit), conduz a

uma menor perturbação do maciço, assim como a uma redução dos gastos com o saneamento

e sustimento. Provoca também uma menor sobreescavação com redução do volume de

escombro a remover e de volume de betão a ser colocado como revestimento definitivo.

Previamente à seleção da carga de contorno a utilizar, é necessário determinar qual o

diâmetro de furação que será praticado. Existem determinadas vantagens associadas á

execução de perfuração sempre com o mesmo diâmetro sendo uma das principais o facto de

eliminar possíveis erros por parte do operador da máquina de perfuração, uma vez que não se

procederá a troca de bits para executar os diferentes furos do diagrama. O diâmetro de furo a

adotar deve corresponder ao diâmetro do cartucho mais largo a utilizar, somado do espaço

anelar (7 mm) e do tubo PVC (2 mm).

Na tabela 6 estão descriminados os diâmetros dos maiores cartuchos utilizados nos

diferentes furos da pega.

Tabela 7: Tabela resumo para seleção do diâmetro dos furos carregados.

Ф Furos carregados = 40 mm + 7 mm + 2mm = 49 mm → 48 mm (bit)

Após o cálculo do Ф dos furos carregados, verificou-se no catálogo de bits (Sandvik) que

os bits mais próximos deste valor seriam o de 48 mm e o de 51 mm. No entanto optou-se pelo

de 48 uma vez que 1 mm não é significativo e os acessórios de perfuração que trabalham com

bits de diâmetro mais pequeno são mais económicos.

Furos Ф cartucho (mm)

1º Quadrado 28

2º Quadrado 28

3º Quadrado 40

Alargamento 28

Soleira 28


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A tabela 7 permite, a partir do diâmetro do furo, determinar a distância à frente, o

espaçamento e a concentração de carga praticada nos furos de contorno.

O diâmetro do furo que será utilizado (48 mm) corresponde a segunda linha da tabela 7.

Os valores da distância à frente (B) e do espaçamento (W) correspondem ao primeiro valor do

intervalo, visto que são os que se referem a maciços medianamente alterados (W3) e

medianamente fraturados (F3) onde a malha terá que ser mais apertada. O cartucho será o de

17 mm correspondendo a uma carga de coluna (lb) de 0,23 kg/m.

Nos furos de contorno, uma vez que o diâmetro do cartucho (17mm) é bastante inferior

ao diâmetro do furo (48mm), os explosivos serão montados com centralizadores de furo, para

melhorar o posicionamento da carga no furo.

A gurit é um explosivo de baixa potência, deste modo será necessário colocar em cadafuro de contorno um explosivo de iniciação (booster) que será a dinamite, cujo comprimento

do cartucho será de 0,2 m.

Ф Furo(mm)

Tipo deExplosivo

Distância à Frente B(m) Espaçamento W (m)

Concentração de Cargade Coluna lc (kg/m)

25 - 32 11 mm Gurit 0,3 - 0,5 0,25 - 0,35 0,11

25 - 48 17 mm Gurit 0,7 - 0,9 0,50 - 0,60 0,23

51 - 64 22 mm Gurit 1,0 - 1,1 0,60 - 0,70 0,42

51 - 64 22 mm Emulite 1,1 - 1,2 0,80 - 0,90 0,45

Tabela 8: Carga de contorno (Gurit).

Gurit (17 mm)

Ø cartucho (mm) 17

Peso do cartucho (kg) 0,115

Comprimento do cartucho (m) 0,5Densidade (kg/dm3) 1,05

Tabela 9: Dados do cartucho utilizado como carga de contorno (Gurit).


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A tabela 12 apresenta os valores dos parâmetros geométricos e de carga dos furos de

contorno.

Tabela 10: Propriedades dos furos de contorno..

Nota: Nos furos de contorno é normal que não exista tamponamento. Estes levam apenas na

extremidade do furo, uma cunha para selar. Tal deve-se à necessidade do destacamento da

rocha em todo o comprimento do furo.

Designação Sigla (Unid.) Contorno


g e o

é t r i c o s

Comp. do furo H (m) 2,79


Look Out L (m) 0,18

Dist. à frente corrig. B1 (m) 0,52

Espaçamento W (m) 0,50

Conc. Carga l (Kg/m) 0,23

P a r â m e t r o s d e c a r g a

Explosivo

Ø cart. (mm) 17

Densidade (Kg/dm3) 1,05

Comp. cart. (m) 0,5


Booster (dinamite) (m) 0,2

Alt. Carga h (m) 2,59

Peso carga Q (Kg) 0,60

n.º cart. de carganº cart. 5,18

nº cart. Arred. 6

Alt. carga corrig. h c (m) 3,0

Var. alt. Carga Δh (m) -0,41

Tanponamento h0 (m) -0,41

Peso carga corrig. (real) Q real (Kg) 0,69

Conc. Carga corrig. l c (Kg/m) 0,27

Peso da carga total p/furo Qt f (Kg) 0,69


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6 Cálculo dos volumes

Certificando a possibilidade de detonação de furos com tempos iguais apresenta-se o

cálculo dos volumes das cavidades, uma vez que é indispensável, como referido

anteriormente, que o rebentamento dos diferentes tiros suceda com intervalos de tempo

suficiente para o rebentamento e expulsão da rocha ao longo da cavidade criada pelo

rebentamento anterior.

Primeiramente calcularam-se as áreas através do Software AUTOCAD, posteriormente

foram calculados os volumes através das áreas calculadas anteriormente e do comprimento do

furo (2,8m) e por último foi calculado o volume empolado através da multiplicação do volume

pelo fator de empolamento do granito (1,6kg/cm3).

FuroÁrea Comp.

Furo (m)Factor

Empolamento

Volume (m3)

mm2 m2 "in situ" Empolado

Quadrado Furo largo 12700 0,012700

2,79 1,6

0,035433 -----

1.º Q

1.º 6200 0,006200 0,017298 0,027677

2.º 6200 0,006200 0,017298 0,027677

3.º 23000 0,023000 0,064170 0,102672

4.º 23000 0,023000 0,064170 0,102672

2.º Q

5.º 35700 0,035700 0,099603 0,159365

6.º 35700 0,035700 0,099603 0,159365

7.º 87900 0,087900 0,245241 0,392386

8.º 87900 0,087900 0,245241 0,392386

3.º Q

9.º 162500 0,162500 0,453375 0,725400

10.º 162500 0,162500 0,453375 0,725400

11.º 406300 0,406300 1,133577 1,813723

12.º 406300 0,406300 1,133577 1,813723

Total 1,455900 4,061961 6,442445Tabela 11: Verificação dos volumes para os furos do caldeiro


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7 Temporização

Na execução desta obra serão utilizados detonadores não elétricos do tipo LP (Long

period), pois são os mais apropriados para trabalhos subterrâneos, uma vez que permitemtemporização com intervalos maiores. Em anexo vem a tabela com a temporização de todos os

furos da pega.

7.1 Caldeiro

É fundamental que o intervalo de tempo entre furos seja suficiente para que a rocha

quebre e se mova para fora do caldeiro antes do rebentamento dos tiros seguintes. Sabendo

que, dependendo do grau de fracturação do maciço, a velocidade de expulsão dos fragmentos

seja da ordem do 40 a 60 m/s (maciço de fraca a média qualidade e maciço de boa qualidade,

respetivamente), o intervalo de tempo entre furos deverá ser pelo menos 12 a 25 ms vezes o

comprimento do furo.

Uma vez que o maciço em questão apresenta grau de fracturação F3 (medianamente

fraturado), e sabendo que as fraturas oferecem resistência à propagação da onda de choque, o

intervalo de tempo entre furos será resultado da multiplicação do comprimento do furo (2,79

m) pelo maior valor do intervalo supracitado (25 ms).

Retardo = 25 ms x 2,79 m = 69,75 ms

Figura 10: Sequência dos detonadores não elétricos LP. Figura 11: Representação da sequência derebentamento dos furos do caldeiro.

Nos furos do caldeiro usa-se detonadores com retardo de 100 ms, uma vez que são os

que apresentam valores mais próximos do valor calculado anteriormente.


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7.2 Alargamento

Nos furos de alargamento o intervalo de tempo dos detonadores deve ser

suficientemente longo para permitir o movimento da rocha e para que esta seja expulsa ao

longo da cavidade criada pelo rebentamento dos tiros anteriores. Normalmente este intervalo

varia entre os 100 e os 500 ms. Atendendo ao grau de fracturação do maciço (F3), sabe-se que

a rocha demorará mais a ser expulsa uma vez que as fraturas oferecem resistência à

propagação da onda de choque. Por este motivo opta-se pela utilização de detonadores com o

maior retardo (500 ms).

7.3 Contorno

Nos tiros de contorno o intervalo de tempo dos detonadores deve ser o mais curto

possível para que se obtenha uma superfície de corte regular, como é objetivo. Os tiros do teto

devem ser disparados simultaneamente, ou seja, com tempos iguais de detonação. O mesmo

acontece para os furos dos hasteais e da soleira. Nos cantos do contorno utilizam-se os

números mais altos da sequência.

Figura 12: Representação da sequência de rebentamento de toda a secção do túnel.


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8 Seleção dos acessórios de perfuração

Os acessórios de perfuração permitem a transmissão de energia disponível do martelo à

rocha, provocando a sua fragmentação e por consequência a sua perfuração. Assim, aotimização da perfuração passa pela adequada seleção dos acessórios ao tipo de trabalho a

executar e ao maciço a perfurar. Para isso deve ter-se em conta os parâmetros apresentados

na tabela 9. Todos os acessórios de perfuração utilizados nesta obra são da marca Sandvik.

Parâmetros para a seleção dos acessórios de perfuração

Litologia Granito

Grau de alteração W3

Grau de fracturação F3

Resistência à compressão simples 250 Mpa

Abrasividade Abrasivo

Homogeneidade Homogéneo

Ø de furação 48 mm

Ø do furo largo 127 mm

Comprimento de furação 2,79 m

Tabela 12: Parâmetros a ter em conta na seleção dos acessórios de perfuração.

A seleção faz-se desde o bit até ao encabadouro, tendo em atenção que todos os

acessórios devem encaixar devidamente.

Figura 13: Seleção dos acessórios de perfuração.


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Bit

O bit a ser utilizado foi selecionado tendo em conta a resistência à compressão simples,

homogeneidade e abrasividade da rocha e o diâmetro de furo pretendido. Atendendo ao grau

de alteração do maciço (W3) opta-se por utilizar bits de botões semi-balísticos. A figura 9 foi

retirada do catálogo de produtos da Sandvik e apresenta um código de classificação de bits,

função do tipo de rocha a perfurar.

Figura 14: Classificação dos bits em função do tipo de maciço.

Posto isto, os bits escolhidos terão de ter as siglas MCA e ser do tipo 52. Assim o bit

selecionado é o de diâmetro 48 mm, que encaixa na rosca R32 e que possui as característicasreferidas anteriormente.

Figura 15: Bit RT300 - Top hammer drilling tools.


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Bit alargador e respetivo piloto adaptador

O alargador é escolhido em função do diâmetro de furo largo pretendido. Posto isto, e

como é o alargador que confere o diâmetro do furo largo, selecionou-se o bit de 127 mm de

diâmetro. O tipo de alargador selecionado requer a utilização de um adaptador piloto cuja

função é guiar o bit durante a perfuração, reduzindo os possíveis desvios de furação. O

diâmetro deste elemento deve ser inferior ao diâmetro do furo e deve encaixar no alargador

selecionado..

Figura 16: Alargador e respectivo piloto adaptador- Top hammer drilling tools

Vara

A vara capaz de executar o comprimento de furo pretendido (2,79 m) é a vara R38 –

R32, com 3090 mm de comprimento e 35 mm de diâmetro.

Figura 17: Vara R8 – R32 - Top hammer drilling tools


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Rosca:

Esta componente faz a união da vara com o encabadouro, numa união macho-

fêmea. Estas devem portanto estar de acordo com o diâmetro da vara e do

encabadouro e não devem permitir o movimento entre essas duas componentes.

Figura 18: Rosca- Top hammer drilling tools.


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9 Bibliografia

Sebenta de Escavações Subterrâneas I - Lisoarte Gomes, Galiza Carneiro e

António Vieira, ISEP.

O Uso de Explosivos na Escavação de Túneis – José Fernando de Carvalho

Martinho, FEUP.

Catálogo de varas Sandvik.

Catálogo de explosivos Orica.

Projecto de Escavação de Um Túnel - Miguel.nelma.rute

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