obras subterraneas

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UNIVERSIDADE ESTADUAL DO AMAZONAS 
ESCOLA SUPERIOR DE TECNOLOGIA 
BRUNA PINHEIRO BARBOSA 
DAVID LEONARDO TINOCO PACHECO
JAFIA RANE OLIVEIRA
LUIS OTAVIO ARAUJO SANTORO FROTA
RAPHAEL GODEAU DE PAULA 
OBRAS SUBTERRÂNEAS 
 
MANAUS (AM)
2018
UNIVERSIDADE ESTADUAL DO AMAZONAS 
ESCOLA SUPERIOR DE TECNOLOGIA 
BRUNA PINHEIRO BARBOSA 
DAVID LEONARDO TINOCO PACHECO
JAFIA RANE OLIVEIRA
LUIS OTAVIO ARAUJO SANTORO FROTA
RAPHAEL GODEAU DE PAULA 
OBRAS SUBTERRÂNEAS 
Trabalho Solicitado pelo professor René Levy Aguiar que ministra a disciplina Elementos de Mineralogia e Geologia e que tem por objetivo obter nota parcial para o terceiro período.
MANAUS (AM)
2018
Sumário
1- INTRODUÇÃO.........................................................................4
2-As primeiras construções de obras subterrâneas ............................................................................5
3-Principais tipos de obras subterrâneas...................................................6
3.1 - Tipos de esgotos ……………………………………………....6
3.2 - A coleta de esgoto……………………………………………...6
3.3 - Tratamento dos esgotos ……………………………………....7
3.31 - Os principais métodos utilizados durante o tratamento ….7
3.32 - Etapas do tratamento……………………………………..….7
3.4 - Lodo de esgoto …………………………………………….....9
3.4.1 - Como destinar o lodo?……………………………………..10
3.4.2- Política Nacional dos Resíduos Sólidos –PNRS................10
3.4;3 - Métodos de tratamento para o Lodo……………………....11
3.5 - Dados sobre o tratamento do esgoto no Brasil…………….12
3.51 – Regiões……………………………………………………....13
3.52 – Sapesb…………………………………………………….....12
4- CONCLUSÃO………………………………………………...….14
5-ANEXOS……………………………………………………….…..15
6- REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS…………………………...16
INTRODUÇÃO 
O presente trabalho visa explicar de forma geral as construções subterrâneas tais como túneis, galerias, poços e cavernas, abordando de forma mais detalhada os condicionantes geológicos em obras subterrâneas, fator de vital importância, para execução e manutenção destes tipos de obras.
 De relevada importância para o homem as obras subterrâneas se fizeram necessárias para vencer obstáculos, ou mesmo para conseguir vias em locais densamente ocupados, a viabilidade de transporte de cargas, pessoas e materiais fluidos. Os condicionantes geológicos do local de construção são o principal fator de estudo, projeto, execução e manutenção de tais obras.
As inúmeras vantagens da utilização do espaço subterrâneo são apenas ensombradas pelos seus custos associados, dado tratar-se de estruturas complexas executadas por técnicos e empresas altamente especializados.
OBRAS SUBTERRÂNEAS 
As primeiras construções de obras subterrâneas
Através da paleontologia pode-se perceber que boa parte dos primitivos utensílios utilizados pelo homem pré-histórico serviam para escavar o solo ou talvez mesmo quebrar ou esmagar rochas macias. Indícios desses primeiros conhecimentos a cerca de obras subterrâneas são:
As cavernas francesas de Fonte de Gaume (imagem a esquerda) e Lascaux, ou a caverna chinesa de Zhoukoudian (imagem a direita), habitada pelo Homem de Pequim, supõe-se por mais de 200 mil anos.
 
 
Os persas exploraram as nascentes de água localizadas no sopé de uma cadeia montanhosa, escavando túneis com uma inclinação muito suave, designados qanats. Manter a frescura da água e reduzir a perda de evaporação eram os principais objetivos. São conhecidas referências aos qanats que datam do século IX AC. 
O engenho dos Gregos também está bem ilustrado nas narrativas legadas por Heroduto. Um bom exemplo disso é o sistema de abastecimento de água a cidade de Samos, construído no século VI AC, que compreendia um túnel de 1000m de comprimento. 
A Cloaca Massima, um monumental esgoto urbano da Roma Antiga construído por Tarquinius Superbus, é provavelmente o túnel mais famoso deste período. Algumas de suas secções possuíam 3,2m de largura e 4,2 de altura, o que seriam dimensões extraordinárias para aquele período.
Principais tipos de obras subterrâneas
Apesar das grandes variações quanto ao uso, as obras subterrâneas podem ser agrupadas em túneis, acessos e galerias, poços e cavernas. 
Túneis
Um túnel é uma passagem subterrânea, que possibilita ou facilita o acesso a um determinado local, por exemplo, servem para a passagem de veículos, trens, metros, adutoras entre outros. Podem ser construções realizadas pelo ser humano ou eventualmente pela própria ação da natureza. 
Segundo Francis & Rocha, autores do livro geologia de engenharia (1998), os túneis correspondem a mais de 90% do volume de escavações civis subterrâneas em todo o mundo. Apesar dos resíduos, a construção de um túnel tem menor impacto ambiental do que desenvolver um viaduto ou fazer uma estrada por cima de morros, por exemplo. Nesses outros casos, a área de desmatamento (corte de árvores e vegetação local) é muito maior.
Tipos de túneis:
Conhecer a geologia da área determinará quais ferramentas e técnicas são necessárias para construir um túnel e prepará-lo para o seu uso futuro. Os túneis podem ser divididos em três tipos:
Túneis de terrenos “macios”: Requerem suporte na abertura para não desmoronar. Esses túneis costumam ser ocos e usados para metrôs, distribuição de água e sistemas de remoção de esgoto.
Túnel em obra, são paulo. 
Túneis de pedra: Já que são escavados em rocha sólida, requerem um pouco mais de suporte. Túneis para metrôs e carros costumam ser desse tipo.
Túnel de pedra, antiga fortaleza medieval. 
Túneis subaquáticos: Como o nome indica, ficam abaixo de rios, lagos, canais e, no caso do "Eurotúnel", abaixo de estreitos - como o Canal da Mancha. Esses túneis são os mais difíceis de construir, já que é preciso evitar que a água os invada durante e após o processo.
 
Acessos e galerias:
Os acessos podem ser considerados obras de maior porte, geralmente realizadas por máquinas pesadas, sua abertura consiste em métodos de escavação a fogo (método que será abordado mais a frente) e posterior remoção mecânica de entulhos, no caso de maciços resistentes, ou simples escavação mecânica em maciços mais brandos. 
Já as galerias são obras subterrâneas de menor porte, geralmente de escavação manual ou mecânica de pequeno porte possibilitam movimentação de matérias até a superfície ou mesmo interligação de obras subterrâneas maiores. Sua escavação lenta permite um escoramento de suas paredes e visualização anterior de condicionantes geológicos, permitindo sua escavação.
 Poços 
O poço é uma perfuração de pequeno diâmetro, porém fundo, passando por várias camadas sedimentares do solo até que a perfuração encontre anomalias geológicas como rochas duras que impeçam prosseguimento no sistema rotativo, mas que na maioria das vezes com muita água. Os poços são geralmente obras para extração de matérias primas tais como água, gás, petróleo entre outros.
Cavernas:
De acordo com a ABGE ( Associação Brasileira de Geologia), 1998, cavernas são grandes escavações com alturas, larguras e comprimentos de 30 a 60m, 20 a 40m e 100 a 300m, respectivamente. Com os propósitos de acomodar equipamentos hidromecânicos para a geração de energia como na Hidrelétrica de Santa Teresa no Peru ou para recalcar vazões de água bruta ou servida. Sendo obras subterrâneas, sua primeira etapa é a escavação da mesma, incluindo a escavação de poços, e acessos adjacentes previstos em projeto. O desenvolvimento da obra acarreta de uma forma parecida com o de outras obras subterrâneas sempre levando em consideração os condicionantes geológicos.
Ao mesmo tempo em que as perfurações avançam são projetadas toneladas de concretos contra as faces internas que apresentam riscos de desabamento. A obra avança e dependendo da futura utilização da Caverna são tomados diferentes rumos até sua finalização.
Skocjan Cavesé a mais alta caverna subterrânea da Europa 
 Métodos Construtivos
Escavação á fogo
Francis & Rocha, relatam que escavações com explosivos ainda são as mais comuns e versáteis e, dependendo da heterogeneidade do maciço e extensão do túnel, podem ser mais econômicas. O maciço rochoso é, desta forma, desagregado pela energia do explosivo, resultando um conjunto de blocos (escombro), que é posteriormente removido.
Escavação mecanizada 
Na opinião de Francis & Rocha, este método apresenta vantagens adicionais importantes como a grande velocidade de avanço e a eliminação do desconforto ambiental provocado pelas detonações. Desta forma, maciços nos quais a resistência da rocha intacta não ultrapasse 30 MPa, podem ser escavados via escarificação mecânica.
Os equipamentos mecânicos mais utilizados na escavação de túneis incluem tuneladoras (TBM - Tunneling Boring Machine), roçadoras, retroescavadoras e martelos hidráulicos, 
 
Tuneladoras Retroescavadeira 
 Martelos hidráulicos 
Novo método austríaco
Conhecido como NATM, foi idealizado para escavar rochas “brandas”( não duras como as igneas ou metamórficas), favorecendo a deformação do maciço, adjacente ao contorno escavado, para redistribuir e, ao mesmo tempo, reduzir as tensões máximas induzidas, sem permitir sua desagregação e perda de coerência. Segundo Francis & Rocha, atualmente é amplamente utilizado no Brasil. 
Influências dos fatores geológicos e riscos da construção 
A escolha do alinhamento básico de um túnel é governada primeiramente pelos interesses de trafego e transporte. A locação exata é controlada pelos fatores geológicos e hidrológicos particulares da área do túnel. A tendência para a implantação de um alinhamento de túnel é mantê-lo o mais reto possível, não só por seu percurso menor, custos inferiores, melhor visibilidade, mais também pela simplificação da construção e de sua locação topográfica. A fase mais importante dos trabalhos preliminares para túneis é a exploração cuidadosa das condições geológicas. A locação geral de um túnel, apesar de governada pelos interesses econômicos e de trafego, somente é definida quando são definidas as condições geológicas.
O reconhecimento geológico é feito através de investigações superficiais, complementadas com sondagens espaçadas adequadamente, as quais fornecem as informações para o anteprojeto preliminar. Dentre os fatores condicionantes geológicos podemos citar:
Litologia
Descontinuidades
Dobras
Água
Gases
Litologia
As principais características das propriedades geológicas de um solo são fatores importantes para a construção e sustentação de estruturas. Fatores como a granulometria, porosidade, coesão, ângulo de atrito dos grãos, plasticidade, permeabilidade entre outras, ditam características como a resistência a compressão, cisalhamento, deformação, recalques, armazenamento e expulsão de água. Podendo inviabilizar a obra. Um estudo detalhado dos maciços a serem explorados pelo túnel se faz necessário para que não ocorram surpresas durante a obra.
	Tipos de solo:
	Argila
	Silte
	Areia fina
	Areia média
	Areia Grossa
	Pedregulho
	Diâm. Grãos (mm):
	Até 0,005
	0,005 a 0,05
	0,05 a 0,15
	0,15 a 0,84
	0,84 a 4,8
	4,8 a 16
Solos Arenosos:
Estes se compõe de grãos grossos, médios e finos, mas todos visíveis a olho nu. Como característica principal a areia não tem coesão, ou seja, os seus grãos são facilmente separáveis uns dos outros.
Quando houver construções próximas temos de ter cuidado ao construir, porque nestes tipos de solos se houver um lençol de água ao abrirmos uma vala das construções, a água do terreno vai preencher a vala e drenar o terreno. Este perderá água e vai se compactar, podendo provocar fissuras na construção devido a perda de água.
Solos Argilosos:
O terreno argiloso caracteriza-se pelos grãos microscópicos, de cores vivas e de grande impermeabilidade. Como consequência do tamanho dos grãos, as argilas:
• São fáceis de serem moldadas com água;
• Têm dificuldade de desagregação.
• Formam barro plástico e viscoso quando úmido.
Os solos argilosos distinguem-se pela alta impermeabilidade. Aliás, são tão impermeáveis que tornaram-se o material preferido para a construção de barragens de terra, claro que devidamente compactadas. Quando não há argila nas imediações vai se buscar onde ela estiver disponível.
Solos Siltosos:
O Silte está entre a areia e a argila e é o “primo pobre” destes dois materiais nobres. É um pó como a argila, mas não tem coesão apreciável. Também não tem plasticidade digna de nota quando molhado.
Estradas feitas com solo siltoso formam barro na época de chuva e muito pó quando na seca. Cortes feitos em terreno siltoso não têm estabilidade prolongada, sendo vítima fácil da erosão e da desagregação natural precisando de mais manutenção e cuidados para se manter.
Descontinuidades
Sob a designação de descontinuidade engloba-se qualquer entidade geológica que interrompa a continuidade física de uma dada formação. As caracterizações geológicas classificam geralmente as descontinuidades de acordo com o modo da sua formação. Apresentam-se então os tipos mais frequentes de descontinuidades que se podem observar na natureza.
 
Falha: As falhas são fraturas planas nos terrenos que colocam em evidência um movimento relativo e ocorrem quando os terrenos, ao serem dobradas por compressão ou estendidos devido à tração, acabam por partir. Devido à exposição das paredes do plano de falha ocorre intemperismo, e posteriormente pode ocorrer formação de solos e rochas metamórficas no interior das falhas, isso condiciona uma menor resistência nestas regiões, além da presença de água ser muito comum, fator que para obras subterrâneas pode ser muito inconveniente.
 
A orientação das falhas em relação ao traçado do túnel assume um papel de grande importância, pois, à medida que a direção das falhas coincide com a direção do túnel, os problemas aumentam. Por este motivo, a direção do túnel deverá ser, sempre que possível, perpendicular à direção das falhas.
Os perigos que as falhas acarretam levam a que sejam estudadas alternativas no traçado do túnel para que a escavação encontre o menor número de falhas possível. Para diminuir estes riscos são realizados reconhecimentos geofísicos e sondagens que permitam determinar a situação das falhas. 
b) Estratificação: é um processo característico de rochas sedimentares, as quais apresentam formação em camadas de sedimentação podendo apresentar diferentes características, essas diferenças podem constituir menor resistência, maior condutividade hidráulica, planos de fraqueza entre outros fatores que condicionam obras subterrâneas a passar por esta formação. A presença de água nas rochas sedimentares esta condicionada a quantidade de vazios, portanto estratos com formação granulométrica de maior e menor cimentação tendem a armazenar mais água, fator que pode ser bom quando se procura água em poços ou um percalço quando se quer passar por estas áreas.
c) Fratura: As fraturas são similares as falhas, porém são zonas de deformação por ruptura onde não ocorre movimento, da mesma forma ocorrem em rochas e camadas de solos, podendo ser preenchidas e caracterizar zonas de alteração. As fraturas podem ocorrem em zonas de alteração profunda, as principais ocorrem por tectonismo de crátons ou resfriamento que gera contração (junta), sendo que as de origem tectônica ou diaclases podem ser mais profundas e não apresentar nenhuma característica superficial. As fraturas preenchidas por sedimento ou rocha metamorfizada da mesma forma são zonas de menor resistência e que podem armazenar água, gases e outros gerando riscos a obra. Devido sua difícil identificação muitas vezes não são notadas durante as obras, sendo necessários métodos para vencer esses percalços.
Dobras
Causa dos dobramentos - Dobras, assim como falhas, são frequentemente classificadas em tectônicas e atectônicas, segundosua origem. As de origem tectônica resultam mais ou menos diretamente de forças que operam dentro da crosta da Terra. As de origem atectônicas são o resultado de movimentos localizados (deslizamentos, acomodações, escorregamentos, avanço de gelo sobre sedimentos inconsolidados, etc.) sob influência de gravidade e na superfície terrestre. As dobras de origem atectônicas são inexpressivas, de âmbito local. Lembrar que qualquer rocha acamada ou com alguma orientação pode mostrar-se dobrada.
A terminologia para se descrever o aspecto geométrico de dobras é a seguinte: 
-Anticlinal: é uma dobra convexa para cima. Significa, em grego, “inclinado opostamente”. Refere-se ao fato de, em anticlinais simples, os dois flancos mergulharem em direções opostas. 
-Sinclinal: é uma dobra côncava para cima. O significado, em grego, é “inclinado junto”, por se referir ao fato de, nos mais simples sinclinais, os dois flancos mergulharem um em direção ao outro.
O sentido dos dobramentos influencia diretamente na distribuição de tensões, fator muito importante para obras que os atravessam pois condicionam a resistência estrutural do maciço e sua sustentação.
Os problemas comuns encontrados em zonas de dobras verificam-se quando o túnel é escavado numa estrutura anticlinal onde existem estratos de baixa permeabilidade sobre outros de alta permeabilidade e porosidade, onde poderão existir, por exemplo, condições para a criação de gás metano. Por outro lado, se o túnel se escavar numa estrutura sinclinal, onde os estratos de baixa permeabilidade são intercalados por outros de alta permeabilidade e porosidade, poderá dar origem à criação de depósitos de água, o que pode ser o risco potencial para a escavação. Por fim, se o túnel se localizar dentro de uma estrutura dobrada, há que considerar que o terreno a atravessar estará sujeito a fortes tensões locais, o que pressupõe um alto estado de fraturação dos materiais resistentes.
Se um túnel seguir a direção do eixo da dobra sofrerá pressões menores se decorrer por uma estrutura anticlinal do que por uma sinclinal. Numa estrutura sinclinal a escavação irá ser afetada pelas águas de filtração do maciço. Se um túnel seguir a direção perpendicular ao eixo da dobra, as pressões ao longo do seu traçado serão variáveis, dependendo da disposição anticlinal ou sinclinal dos estratos. No caso de uma estrutura anticlinal, no núcleo as pressões são menores do que nos flancos, ocorrendo a situação inversa no caso de uma estrutura sinclinal.
Água
A presença de água subterrânea é um fator muito importante no estudo planejamento das obras, os volumes de água infiltrada nos túneis devem ser escoados de maneira adequada. A água está presente em vários locais abaixo da superfície, como por exemplo, em solos no lençol freático, em falhas e fraturas, rochas sedimentares (arenitos e bolsões cársticos). Além de quando presente na superfície como em rios e lagoas ter ligações com níveis subterrâneos por túneis de condução.
Encontrar reservatórios de água não planejados ou interceptar túneis de condução é um fator indesejável em obras subterrâneas, pois o volume de água infiltrante no túnel pode exceder e muito a capacidade de drenagem, além de grandes volumes de água gerarem tensões diferentes das calculadas inicialmente e possível erosão em grandes fluxos, acarretando acidentes.
 Após posterior fase de obras a água que se infiltra nas contenções dos túneis ainda é um condicionante importante, pois nela pode conter sais e outros matérias que agridem o concreto e as armaduras, sendo fator de vital importância para durabilidade da obra, além do mais os fluxos de água infiltrante permanente devem ser corretamente drenados para prevenir alagamentos. Em obras sem contenção artificial este fator também é importante, pois pode gerar contaminação da água (elemento transportado pelo túnel) e diferença de pressões.
Para conhecer e controlar a circulação de água subterrânea numa zona é necessária a realização de um estudo hidrológico e hidrogeológico local, de forma a interpretar, a partir das previsões geológicas das situações dos aquíferos, as direções mais prováveis de circulação e posição dos níveis freáticos.
Gases
A presença de gases subterrâneos pré-existentes ou formados após o inicio das obras dita alguns fatores de segurança e viabilidade da obra. Em locais de presença de carvão mineral e petróleo pode haver presença de metano mistura que conjunta ao ar é altamente explosiva a concentrações superiores a 5%. Oxidações minerais consomem oxigênio em sua formação, fazendo com que a falta de ventilação deixe os índices de oxigênio muito baixos, mistura letal para pessoas.
Presença de gás carbônico proveniente de materiais carbonáticos em oxidação ou aquecimento pode gerar camadas de gás térreo por ser mais pesado que os demais gases do ar, sendo que misturas com mais de 15% de CO2 podem ser letais. Vapores de gases letais emanados por reações químicas e aquecimento, geralmente de sulfetos, são muito agressivos e podem matar em concentrações a 1% de volume. Em obras de escavação a fogo, gases tóxicos de explosivos assim como de certos minerais que ficam em suspensão no ar também podem ser perigosos. Desses fatores salientamos a importância da ventilação de todas as obras subterrâneas de circulação ou mesmo de condução.
Maiores construções subterrâneas 
Derinkuyu, Capadócia, Turquia
A cidade da Capadócia, no centro da Turquia, é lar de nada menos do que 36 cidades subterrâneas, e Derinkuyu é sua mais profunda, a 85 metros abaixo do solo. Descoberta em 1963, essa rede subterrânea de túneis e salas incluíam todas as instituições de uma cidade normal: bairros de moradia, igrejas, estábulos, salas de armazenagem, refeitórios e vinícolas – dizem que o túnel pode ter abrigado mais de 20.000 pessoas.
Aberta ao público em 1965, apenas 10% dessa cidade subterrânea está acessível aos visitantes hoje. Destaque para a sua igreja cruciforme, localizada entre o terceiro e quarto andar, e o teto em forma de abóboda de berço.
1. Saint-Gotthard, Suíça
Foto: Laurent Gillieron / AP
O túnel mais longo do mundo, que acaba de ser inaugurado e inicia suas operações em dezembro, tem 57 quilômetros de extensão. As obras duraram 17 anos e custaram US$ 12 bilhões. A estimativa é que 260 trens de carga e 65 de passageiros passem diariamente pelo São Gotardo.
2. Seikan, Japão
Foto: Wikimedia commons
Construído em 1988, o túnel Seikan tem 53,9 quilômetros de extensão. A linha ferroviária passa sob o mar e liga as ilhas de Honshu e Hokkaido.
3. Eurotúnel, França Inglaterra
Foto: Antoine Antoniol / Bloomberg
Com 50,5 quilômetros de extensão, o túnel atravessa o Canal da Mancha, fazendo a ligação submarina entre a França e a Inglaterra. A velocidade máxima permita é 160 km/h e a viagem entre os dois países tem tempo estimado de 35 minutos.
Conclusão 
4 - Conclusões:
Obras subterrâneas são extremamente frágeis, correndo riscos pelos diversos fatores naturais que as rodeiam. E mesmo assim ainda somos capazes de construir hidrelétricas em baixo de montanhas e até escavar a 7000m de profundidade em busca de riquezas.
Com tudo temos a clareza de que construir túneis, poços, cavernas e galerias ou acessos exige trabalho intenso, um bom projeto e antes detudo um ótimo estudo do local a ser executada a obra. Pois como vimos anteriormente no trabalho, os condicionantes geológicos são os principais fatores a serem estudado antes da realização da obra.
Mesmo tendo perfurado algumas das mais rígidas rochas e atravessando algumas das mais longas montanhas damo-nos conta de que ainda há muito trabalho a ser feito, cabe a nós, futuros engenheiros, dar continuidade ao progresso com responsabilidade e trabalho duro.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
https://digitalis-dsp.uc.pt/.../Geologia%20de%20engenharia%20em%20obras%20subte.. 
Analisar obras subterrâneas civis: Drenagens, taludes, muros de contenção, voçorocas, aterros, barragens e reservatórios.www.dgabc.com.br/Noticia/1746935/como-sao-feitos-os-tuneis 
FRANCIS, F. O. , ROCHA, H. C. Geologia de Engenharia - Obras Subterrâneas Civis. São Paulo:ABGE, 1998. 590 p.
BASTOS, M.J.N. A geotecnia na concepção, projeto e execução de túneis em maciços rochosos, Lisboa. 1998. 143 p. Dissertação (Mestrado em Georrecursos- área de Geotecnia) – Universidade Técnica de Lisboa, Lisboa.
ZANELATO, E. A. Escavação de túneis – métodos construtivos, São Paulo. 2003. 75 p. Monografia (Graduação em Engenharia Civil) – Universidade Anhembi Morumbi de São Paulo, São Paulo.