dis_mariocandido_2010.pdf

7/25/2019 Dis_MarioCandido_2010.pdf

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UNIVERSIDADE NOVA DE LISBOA

Faculdade de Cincias e Tecnologia

Departamento de Cincias da Terra

CONTRIBUTO PARA A GESTO DO RISCO GEOTCNICO NA CONSTRUO DE TNEIS

Por

Mrio Andr Fernandes Cndido

(Licenciado em Engenharia Geolgica)

Dissertao apresentada na Faculdade de Cincias e Tecnologia

da Universidade Nova de Lisboa para obteno do grau deMestre em Engenharia Geolgica (Geotecnia)


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Dedcaa


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C

C, C


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Agadece

A realizao desta dissertao o culminar de um dos diversos objectivos de vida que me

propus a atingir, o qual no seria possvel ser concretizado sem o apoio e colaborao de

diversas pessoas. Nesta seco tenho a possibilidade de expressar o sentimento de profundo

agradecimento que usufruo por todos aqueles que, de uma forma ou de outra, mais ou

menos marcadamente, contriburam para a realizao deste trabalho. Posto isto, expresso

os meus mais sinceros agradecimentos:

Prof.Ana Paula F. da Silva, por toda a amizade, incentivo e pacincia demonstrada

particularmente durante este ltimo ano e pela ajuda incansvel na orientao desta

dissertao, bem como pelo fornecimento de documentao, reviso e crtica deste

trabalho;

Ao Prof. A. Silva Gomes pela amizade, orientao, reviso e crtica. Bem como pelo

fornecimento de documentao, conhecimentos fundamentais e motivao que me

transmitiu ao longo deste trabalho;

Ao Prof. Pedro Lamas, pela amizade demonstrada e pela sua disponibilidade para ajudar

sempre que necessrio;

Aos pais, por todo o amor, carinho e amizade com que sempre me apoiaram ao longo

destes anos, bem como a educao, os valores que me transmitiram e a base que

construram, para me tornar na pessoa que hoje sou;

minha irm por todo o amor, carinho e amizade demonstrada durante a minha vida;


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Re

Os riscos geotcnicos decorrentes de condies geolgicas, hidrogeolgicas e geotcnicas

imprevistas podem ter consequncias graves em termos de segurana, de controlo de

prazos e, consequentemente, de custos em todos os grandes empreendimentos de

Engenharia Civil. De entre eles, os tneis constituem obras s quais esto necessariamente

inerentes incertezas e riscos fortuitos em fase de projecto e apenas revelados na fase

construtiva. Neste contexto, verificase a necessidade de implementar para os tneis planosde gesto de risco geotcnico, que envolvam a identificao precoce dos perigos, bem como

a sua avaliao, mitigao, controlo e observao, atravs do acompanhamento e

monitorizao da obra e a comunicao dos respectivos resultados atravs de documentos

designados de registos de risco.

Esta dissertao versa sobre a gesto dos potenciais riscos geotcnicos de tneis, isto ,

perigos sob a forma de condies geolgicas, hidrogeolgicas e geotcnicas imprevistas ou

imprevisveis, associados s principais actividades de construo. O objectivo primordial

dessa gesto garantir uma resposta tcnica e organizacional atempada para evitar eventos

indesejveis, que possam afectar negativamente a obra, e assegurar um processo deconstruo contnuo, econmico e seguro. Introduzse uma descrio de todo o processo de

gesto do risco aplicado a tneis. Para alm da descrio das etapas inerentes ao plano de

gesto de riscos, so expostas algumas tcnicas e mtodos de anlise mais usuais, bem

como as principais actividades associadas que devem ser desenvolvidas durante a

construo. Apresentamse ainda algumas consideraes sobre os aspectos contratuais

ligados a esta temtica e a importncia da partilha do risco entre as partes intervenientes.

A dissertao termina com a exposio de um caso de estudo hipottico, sendo aplicada


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Abac

Geotechnical risks related to unforeseen geological, hydrogeological and geotechnical

conditions may have serious consequences in security, control of time and costs in all major

projects of Civil Engineering. Among them, tunnel projects are those having inherent

uncertainties and incidental risks at the design phase, which are only revealed at the

construction phase. In this framework, there is a need for the implementation of

geotechnical risk management plans for tunnels, which should involve the earlyidentification of hazards as well as their assessment, mitigation, control and observation,

through the construction accompanying and monitoring and communicating their results by

documents called risk registers.

This dissertation focuses on the management of potential geotechnical risks in tunnels, i.e.,

hazards associated with major construction activities in the form of geological,

hydrogeological and geotechnical unexpected or unforeseen conditions. The main objective

of such management is to ensure a technical and organizational timely response preventing

undesirable events which may affect adversely the project, and also ensuring a continuous,

economic and secure construction phase. A description of the complete process of riskmanagement applied to tunnels is introduced. Besides the description of the steps involved

in the risks management plan, some techniques and the most usual analysis methods are

also exposed, as well as the main activities that should be developed during construction

phase. Some further considerations on contractual features related to this subject and the

importance of risk sharing between the parties involved are present.

The disclosure of an hypothetical case study involving the application of a management

methodology proposed, which may potentially be implemented in similar future projects,


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Sbga

Afabe La:

c Coeso em termos de tenses totais;

E Mdulo de deformabilidade;

F Grau de fracturao do macio;

Ja J A N alterao das paredes das diaclases (sistema Q);

Jn J S N nmero de famlias de diaclases (sistema Q);

Jr J R N rugosidade das diaclases (sistema Q);

Jw J R F condies hidrulicas do macio (sistema Q);

Lu Unidade Lugeon;

Q ndice de qualidade do macio do Sistema Q (Barton);

W Estado de meteorizao do macio.

Afabe Geg:

m ngulo de atrito do macio rochoso;

Coeficiente de sismicidade;

Ohm.


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Abeaa

ALARP A L A R P;

ASCE A S C E;

BOT B O T;

BTS B T S;

CNPGB Comisso Nacional Portuguesa das Grandes Barragens;

DAT D A T;

DSC D S C;

.. por exemplo;

EC7 Eurocdigo 7 Projecto Geotcnico;

EPB E P B;

. ;

ETA E T A Anlise por rvore de eventos;

FCT Fundao para a Cincia e Tecnologia;

FCT/UNL Faculdade de Cincias e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa;

FIDIC I F C E;

FMEA F M E A Anlises dos Modos de Falha e dos seus

Efeitos;

FMECA F M, E C A Anlise dos Modos de Falha,

Efeitos e Severidade;

FTA F T A Anlise por rvore de falhas;

HAZOP HA OP A Anlise dos perigos e da operacionalidade;

. no mesmo lugar;

.. isto ;


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. . obra citada;

PAT Plano de Avano do Tnel;

PGR Plano de Gesto do Risco;

pp. pginas;

RCU Resistncia compresso uniaxial;

REC Percentagem de recuperao em manobras de sondagens;

RGR Relatrio Geotcnico de Referncia;

RISK R A M HS R S;

RMR R M R (Bieniawski);

RQD R Q D ndice de recuperao modificado (Deere);

RR Registo de Riscos;

RSAEEP Regulamento de Segurana a Aces para Estruturas de Edifcios e Pontes;

SIG Sistema de Informao Geogrfica;

SPG Sociedade Portuguesa de Geotecnia;

SRF S R F factor de reduo pelas tenses (sistema Q);

TBM T B M Tuneladora;

UM Universidade do Minho.


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dce

Dedicatria .............................................................................................................................................. iii

Agradecimentos ..................................................................................................................................... vii

Resumo .................................................................................................................................................... ix

Abstract ................................................................................................................................................... xi

Simbologia ............................................................................................................................................. xiii

Abreviaturas ........................................................................................................................................... xv

ndices .................................................................................................................................................. xvii

ndice de Figuras .................................................................................................................................... xxi

ndice de Quadros ............................................................................................................................... xxiii

1 INTRODUO ..................................................................................................................................... 1

1.1 ENQUADRAMENTO DO TEMA ....................................................................................................... 1

1.2 OBJECTIVOS ................................................................................................................................. 11

1.3 ORGANIZAO DA DISSERTAO ............................................................................................... 12

2 ESTADO DA ARTE .............................................................................................................................. 15

2.1 CONCEITOS E PRINCPIOS FUNDAMENTAIS ................................................................................ 15

2.1.1 Incerteza e risco .................................................................................................................. 15

2.1.2 Outros .................................................................................................................................. 18

2.2 SITUAO ACTUAL ...................................................................................................................... 21

2.2.1 Internacional ....................................................................................................................... 21

2.2.2 Nacional ............................................................................................................................... 23

2 3 RISCOS GEOTCNICOS E SUAS IMPLICAES 26


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3.1.2.2 Riscos geotcnicos relativos ao mtodo construtivo ................................................ 48

3.2 AVALIAO DO RISCO ................................................................................................................. 49

3.2.1 Anlise do risco ................................................................................................................... 49

3.2.1.1 rvore de falhas (FTA) ............................................................................................... 50

3.2.1.2 rvore de eventos (ETA) ........................................................................................... 55

3.2.1.3 Classificao do risco................................................................................................. 60

3.2.2 Apreciao do risco ............................................................................................................. 64

3.3 MITIGAO DO RISCO ................................................................................................................. 67

3.3.1 Definio de estratgias/prioridades .................................................................................. 68

3.3.2 O papel da prospeco geotcnica ..................................................................................... 72

3.3.2.1 Durante o projecto .................................................................................................... 72

3.3.2.2 Durante a obra .......................................................................................................... 77

3.3.3 Seleco do mtodo construtivo ......................................................................................... 81

3.3.3.1 Impacte na obra ........................................................................................................ 81

3.3.3.2 Caso prtico de aplicao.......................................................................................... 83

4 ASPECTOS CONTRATUAIS ................................................................................................................. 87

4.1 ENQUADRAMENTO ..................................................................................................................... 87

4.2 CONTRATOS E RESPONSABILIDADE PELO RISCO GEOTCNICO .................................................. 88

4.3 ALOCAO/PARTILHA DO RISCO GEOTCNICO .......................................................................... 93

4.3.1 Relevncia ........................................................................................................................... 93

4.3.2 Mtodo noruegus .............................................................................................................. 97

4.4 RELATRIO GEOTCNICO DE REFERNCIA (RGR) ..................................................................... 100


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5.4 REGISTO DE RISCOS (RR) ........................................................................................................... 130

5.5 PLANO DE AVANO DO TNEL (PAT) ........................................................................................ 134

6 CASO DE ESTUDO HIPOTTICO....................................................................................................... 137

6.1 METODOLOGIA DE GESTO ...................................................................................................... 138

6.2 DEFINIO DO CONTEXTO ........................................................................................................ 142

6.2.1 Descrio geral da obra ..................................................................................................... 142

6.2.2 Enquadramento geolgico geotcnico ........................................................................... 143

6.2.3 Trabalhos de prospeco geotcnica ................................................................................ 145

6.2.4 Consideraes geotcnicas ............................................................................................... 146

6.2.4.1 Zonamento geotcnico ........................................................................................... 147

6.2.4.2 Classificao geomecnica do macio .................................................................... 148

6.2.4.3 Dimensionamento do mtodo de escavao e sustimento.................................... 149

6.3 IDENTIFICAO DOS PERIGOS GEOTCNICOS .......................................................................... 151

6.4 AVALIAO DOS RISCOS ........................................................................................................... 154

6.4.1 Anlise ............................................................................................................................... 154

6.4.2 Apreciao ......................................................................................................................... 158

6.5 MITIGAO DOS RISCOS ........................................................................................................... 161

6.6 OBSERVAO, CONTROLO E REVISO DOS RISCOS .................................................................. 164

6.7 COMUNICAO DOS RISCOS .................................................................................................... 165

6.7.1 Registo dos riscos geotcnicos .......................................................................................... 165

7 CONSIDERAES FINAIS E PERSPECTIVAS FUTURAS ..................................................................... 169

7.1 CONSIDERAES FINAIS............................................................................................................ 169


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dce de Fga

Figura 1.1. A atitude face ao risco (Hoek, 2007). .................................................................................... 3

Figura 1.2. O objectivo da gesto do risco (Grasso .,2006, adaptado). ........................................... 4

Figura 1.3. Plano de gesto do risco (Powell & Silverton, 2003, adaptado). .......................................... 6

Figura 1.4. Equilbrio ente gesto do empreendimento e gesto do risco (Grasso ., 2008,

adaptado). ............................................................................................................................................. 10

Figura 2.1. As mais provveis consequncias dos riscos geotcnicos em tneis (Highways Agency

.,2002, adaptado). ............................................................................................................................. 26

Figura 2.2. Problemas relacionados com o terreno encontrados na construo de obras (Clayton,

2001 Henderson & Pickles, 2007, adaptado). ................................................................................... 28

Figura 2.3. Reviso da origem dos problemas geotcnicos encontrados na construo de obras

(Clayton, 2001 Henderson & Pickles, 2007, adaptado). .................................................................... 28Figura 2.4. Autocarro dentro da cratera formada na sequncia do colapso de um tnel do metro de

Munique (Munich Re Group, 2004). ..................................................................................................... 30

Figura 2.5. Subsidncia provocada pelo desabamento de um tnel do metro de Taegu (Wagner &

Knights, 2006). ....................................................................................................................................... 31

Figura 2.6. Aspecto geral da estao Pinheiros do metro de So Paulo aps o acidente (Globo, 2007).

............................................................................................................................................................... 32

Figura 2.7. Gesto e reduo do risco durante as diferentes fases da obra (Schubert, 2004, adaptado).

............................................................................................................................................................... 35

Figura 2.8. Modelo GeoQ de gesto do risco (Brinkman, 2008, adaptado). ......................................... 36

Figura 2.9. Fluxograma de risco fase de projecto fase de construo (Wagner, 2006,

adaptado). ............................................................................................................................................. 37

Figura 2.10. Seco transversal adoptada para o tnel SDSU (Silverton ., 2004, adaptado)......... 39

Figura 3.1. Mtodos e procedimentos mais utilizados na identificao de riscos em tneis. .............. 42

Figura 3 2 Tcnicas de identificao de risco mais usadas em tneis (Flores 2006 adaptado) 44


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Figura 3.8. Adopo do princpio ALARP na definio de critrios de aceitabilidade e tolerabilidade do

risco (Leca & Eskesen, 2006, adaptado). ............................................................................................... 66

Figura 3.9. Estratgias de mitigao do risco. ....................................................................................... 68

Figura 3.10. Variao do custo da obra em funo da relao comprimento total de sondagens e

comprimento do tnel (Hoek & Palmeiri, 1998, adaptado). ................................................................. 73

Figura 3.11. Contraste da classificao do terreno entre a fase de estudo prvio e a fase de

construo de um tnel (Ikuma, 2008, adaptado). ............................................................................... 74

Figura 3.12. rvore de deciso para a seleco da TBM mais apropriada (Khademi ., 2006

Shahriar ., 2008, adaptado). ........................................................................................................... 84

Figura 4.1. Evoluo contratual em tneis (Staveren, 2006, adaptado). .............................................. 91

Figura 4.2. Optimizao conceptual da partilha de risco segundo a prtica norueguesa (Grv, 2008,

adaptado). ............................................................................................................................................. 98

Figura 5.1. Modelo deteco do risco aco correctiva (HSE, 1996 Neto & Kochen, 2000,

adaptado). ........................................................................................................................................... 113

Figura 5.2. Lgica de lidar com o risco residual, no evitvel (Schubert, 2004, adaptado). .. 114

Figura 5.3. Sistema utilizado pelo MO num tnel (CE 439, 2004, adaptado). .................................... 117

Figura 5.4. Gesto dos riscos durante a construo atravs do MO e de acordo com o EC7 (Schubert,

2004, adaptado). ................................................................................................................................. 118

Figura 5.5. Desenvolvimento e tecnologias para a revitalizao do MO (Staveren, 2006, adaptado).

............................................................................................................................................................. 120

Figura 5.6. Exemplo de critrios de alerta para um tnel em NATM (CIRIA 185, 1999 Patel .,

2007, adaptado). ................................................................................................................................. 129

Figura 5.7. Os princpios do PAT (Grasso, 2008, adaptado). ............................................................... 134

Figura 5.8. A funo do PAT num projecto de um tnel (Grasso, 2008, adaptado). .......................... 135Figura 6.1. Proposta de metodologia de gesto do risco geotcnico. ................................................ 141

Figura 6.2. Zonamento geotcnico adoptado ao longo do eixo do tnel. .......................................... 148


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dce de Qad

Quadro 2.1. Diferenas entre Risco e Incerteza (Almeida, 2005, adaptado). ....................................... 16

Quadro 2.2. Acidentes durante a construo de tneis em Portugal (Seidenfu, 2006, adaptado). ... 33

Quadro 3.1. Descrio das tcnicas de identificao de risco. ............................................................. 43

Quadro 3.2. Exemplo de uma lista de verificao (United States Coast Guard, 2000a, adaptado)...... 45

Quadro 3.3. Vantagens e desvantagens da utilizao de listas de verificao (Santos, 2006; United

States Coast Guard, 2000a, adaptados). ............................................................................................... 46

Quadro 3.4. Principais perigos geotcnicos (excerto do Anexo I Quadro I.A.). .................................. 48

Quadro 3.5. Principais riscos geotcnicos relativos ao mtodo construtivo (excerto do Anexo I

Quadro I.B). ........................................................................................................................................... 49

Quadro 3.6. Alguns smbolos lgicos utilizados na construo de rvores de falhas (CNPGB, 2005,

adaptado). ............................................................................................................................................. 51

Quadro 3.7. Vantagens e desvantagens da utilizao da FTA (Santos, 2006; United States CoastGuard, 2000b; adaptados). .................................................................................................................... 53

Quadro 3.8. Vantagens e Desvantagens da ETA (Santos, 2006; United States Coast Guard, 2000c;

adaptado). ............................................................................................................................................. 57

Quadro 3.9. Classificao da verosimilhana de ocorrncia dos perigos geotcnicos no tnel N

(Shahriar ., 2008, adaptado). .......................................................................................................... 62

Quadro 3.10. Classificao das consequncias da ocorrncia dos perigos geotcnicos no tnel N

(Shahriar ., 2008, adaptado). .......................................................................................................... 63

Quadro 3.11. Classificao dos riscos geotcnicos utilizada para a escavao do tnel N com

trs tipos de TBM para macios rochosos (Khademi, 2006 Shahriar ., 2008, adaptado). ......... 64

Quadro 3.12. Matriz risco para o tnel N (Shahriar ., 2008, adaptado). .............................. 64

Quadro 3.13. ndices de risco para o tnel N (Shahriar ., 2008, adaptado). ........................ 65

Quadro 3.14. Perigos geotcnicos e medidas de mitigao mais comuns (Shahriar ., 2006

Shahriar .,2008, adaptado). ........................................................................................................... 71

(


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Quadro 5.3. Estimativa da poupana potencial, utilizando o MO (Maxwell & Naing, 2006, adaptado).

............................................................................................................................................................. 123

Quadro 5.4. Equipamentos de instrumentao e sua funo (Bastos, 1998; Amaral, 2006; ITA, 2009,

adaptado). ........................................................................................................................................... 124

Quadro 5.5. Excerto do registo de riscos geotcnicos para um tnel da rede de alta de velocidade

Coreana, GB HS R 143(Yoo, 2006,adaptado). .......................................................... 133

Quadro 5.6. Excerto de um registo de riscos geotcnicos de um tnel da linha de alta velocidade,

N B,associados ao mtodo construtivo (Grasso, 2008, adaptado). .............................. 133

Quadro 6.1. Caractersticas gerais da obra. ........................................................................................ 142

Quadro 6.2. Zonamento geotcnico do macio. ................................................................................. 147

Quadro 6.3. Classificao geomecnica (Bieniawsky, 1989). .............................................................. 148

Quadro 6.4. Sistema Q (Barton, 2002). ............................................................................................... 149

Quadro 6.5. Parmetros geomecnicos adoptados no projecto. ....................................................... 149

Quadro 6.6. Identificao dos perigos (excerto do Quadro II.A Anexo II). ...................................... 153

Quadro 6.7. Avaliao da verosimilhana da ocorrncia dos perigos (Clayton, 2001, adaptado)...... 154

Quadro 6.8. Acidentes pessoais (AP). ................................................................................................. 155

Quadro 6.9. Incremento de custos (IC). .............................................................................................. 155

Quadro 6.10. Atrasos na concluso das obras (AO). ........................................................................... 155

Quadro 6.11. Matriz dos riscos associados aos acidentes pessoais (AP). ........................................... 157

Quadro 6.12. Matriz dos riscos associados aos custos ou aos prazos (IC ou AO). .............................. 157

Quadro 6.13. Anlise dos riscos (excerto do Quadro II.B Anexo II). ................................................ 157

Quadro 6.14. Aceitabilidade dos riscos. .............................................................................................. 158

Quadro 6.15. Matriz dos nveis de risco relativa aos acidentes pessoais. .......................................... 160

Quadro 6.16. Matriz dos nveis de risco relativa aos custos ou aos prazos. ....................................... 160Quadro 6.17. Apreciao dos riscos e definio das aces a empreender (excerto do Quadro II.C

Anexo II). ............................................................................................................................................. 161

Quadro 6.18. Sntese das medidas concretas a implementar (excerto do Quadro II.D Anexo II). .. 162


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Contributo para a gesto do risco geotcnico na construo de tneis

1 INTRODUO

1.1

ENQUADRAMENTO DO TEMA

A presente dissertao, inserida no Mestrado em Engenharia Geolgica (Geotecnia) da

Faculdade de Cincias e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa (FCT/UNL), tem como

objectivo principal contribuir para a implementao de uma poltica de gesto dos riscos

geotcnicos em Portugal no mbito da construo de tneis.

Ao longo de muitos anos, a gesto do risco tem sido valorizada em muitos sectores e

indstrias, como o caso do sector financeiro e das indstrias nuclear, qumica e .

Contudo, no sector da construo, e em particular em Portugal, esta ainda no foi

totalmente incorporada e explorada, apesar das incertezas e dos riscos elevados inerentes

quele sector. A aplicao de uma gesto de risco bem estruturada durante todas as fases

da vida da obra, desde a fase dos estudos de viabilidade, at construo e explorao,

necessita de ser iniciada ou alargada a muitos tipos de obras geotcnicas.

Associado a um risco est sempre um perigo. O perigo geotcnico todo o condicionante

geolgico, tais como falhas, dobras, zonas de cisalhamento, diaclases, xistosidade, foliao,

cavidades crsicas, aquferos, etc., que pode interferir, em maior ou menor grau e de modo

adverso, na estabilidade, estanqueidade, durabilidade e na geometria final das escavaes e

estruturas. O conceito mais geral de risco geotcnico neste mbito est associado

possibilidade de ocorrncia de condies geolgicas, durante a execuo de uma obra,

diferentes das previstas nos estudos de projecto e ao mtodo construtivo empregue. ,

deste modo, um risco induzido nos trabalhos de construo e nas obras em geral, pelas

condies do terreno, onde se verifica a probabilidade de danos em estruturas e pessoas


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diferentes graus de severidade, entre as quais importa destacar perdas de vidas humanas e

elevados prejuzos econmicos. A maioria destes acidentes devese a deficincias no

processo de gesto de riscos geotcnicos implementado ou inclusive sua inexistncia.

Os tneis, obras lineares que se podem desenvolver no subsolo muitas vezes ao longo de

grandes extenses, ao contrrio de outras construes, lidam com parmetros de

variabilidade elevada, devido potencial heterogeneidade e ao fraco conhecimento

atingido dos meios geolgicos atravessados; da que o risco inerente a este tipo de obras

tenda a ser superior ao de outras. As condies geolgicas imprevistas, ou as incertezas

associadas s condies do terreno e os problemas geotcnicos que da derivam, so um dos

principais contributos para as falhas que podero ocorrer nos grandes projectos de obras

geotcnicas.

Deste modo, os tneis constituem um caso particular de construo destas obras, com um

importante risco de investimento. Da que no sejam apenas Engenheiros Civis, Engenheiros

Gelogos, Gelogos, ou Economistas os interessados naquela gesto, mas tambm as

companhias seguradoras tm grande interesse nesta vertente (Matos & Pinto, 2004). Apesar

das inmeras tentativas de lidar com estas situaes, nomeadamente atravs da

incorporao de vrias clusulas nos cadernos de encargos e do papel da fiscalizao, os

problemas persistem. A soluo mais adequada definir as condies geolgicas o mais

cedo e com o maior detalhe possvel, isto ( ..), planear da melhor forma o estudo do

macio para que os eventuais condicionalismos sejam minimizados.

Pelizza (1998 Azevedo, 2008) analisa o problema da previso de riscos em obras

subterrneas e constata que os acidentes em tneis, cujas causas so referidas como


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Em suma, os riscos geotcnicos em tneis derivam da ocorrncia de situaes geolgicas ou

geotcnicas imprevistas, ou cuja dimenso ou consequncias excedam o previsto; contudo

as suas consequncias potenciais so diversas, a saber (Serra ., 2009):

Ferimentos ou fatalidades no pessoal ou em terceiros;

Atraso/interrupo de trabalhos;

Reformulao do projecto;

Necessidade de modificao de mtodos ou de reforo de meios em obra;

Custos acrescidos;

Disputas contratuais;

Perdas financeiras prprias;

Perdas financeiras de terceiros (por exemplo (..): seguradoras ou proprietrios de

estruturas ou infraestruturas vizinhas).

Posto isto, de referir que existem dois tipos de atitudes que podem ser adoptadas face ao

risco: h atitudes permissivas, que traduzem posies mais ou menos optimistas

relativamente aos perigos e atitudes avessas aos riscos, que traduzem posies mais ou

menos pessimistas em relao aos perigos (Kochen, 2009, adaptado). A Figura 1.1 ilustraesta mesma situao aplicada construo de uma obra subterrnea num macio rochoso.

Assim sendo, os indivduos com atitudes avessas aos riscos, iro exagerar na adopo de

medidas de sustimento (.., pregagens); inversamente, aqueles com atitudes permissivas,

iro adoptar medidas de sustimento aqum do necessrio e conviver com um risco de queda

de blocos, ou mesmo de colapso, do tnel. O primeiro caso economicamente inaceitvel,

enquanto o segundo ilustrado direita na Figura 1.1, viola todas as normas de segurana.

C t ib t t d i t i t d t i


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Como referido, a gesto do risco tem demonstrado o seu valor em muitos sectores, mas a

experincia que da adveio ainda no abrange, completamente, todos os aspectos relativos

s obras geotcnicas. Em particular, tem sido muitas vezes subalternizada a importncia das

pessoas, a conscincia dos riscos e a forma de gerilos. Os objectivos da gesto do risco

devem ser definidos segundo uma ordem de relevncia relativa. As prioridades dependem

da entidade que est a realizar a avaliao em cada fase da obra. Por exemplo, um

Empreiteiro preocuparse apenas com os riscos que encontrar durante a construo,

enquanto o Dono de Obra poder estar interessado, no s nos riscos que ocorrerem nessa

fase, mas tambm naqueles que permanecero na sua posse aquando da ulterior

explorao.

A gesto do risco geotcnico um processo global, sistemtico, de identificao, avaliao,

mitigao e controlo. O objectivo principal da sua implementao assegurar que os riscos

sejam reduzidos para nveis aceitveis e geridos da forma mais eficiente (Figura 1.2), a fim de

evitar as consequncias que possam surgir, da ocorrncia de um evento adverso. Para ser

efectivo, em termos de reduo dos impactes e identificao das oportunidades, este

processo deve ser desenvolvido o mais precocemente possvel. Para tudo isto, necessrioque os seguintes objectivos sejam cumpridos (Eskesen .,2004):

Identificar os riscos;

Identificar medidas para eliminar ou mitigar os riscos;

Implementar aquelas medidas, sempre que economicamente possvel, de acordo

com os objectivos especficos de reduo de risco ou a legislao em vigor.



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Como sabido, nas fases de projecto e construo, o risco associado nunca

completamente evitvel. Deste modo, a realizao da obra nunca pode ser considerada

como um evento prdeterminado. Apesar disto, o projecto de uma obra subterrnea,

tradicionalmente, segue uma abordagem iterativa, baseada num modelo de gesto indirecta

dos riscos potenciais, atravs de uma srie de decises preconizadas.

assim til, neste tipo de obras, estabelecer padres mnimos de avaliao de riscos e

procedimentos para a correcta gesto dos mesmos. Para tal, importante definir

claramente as responsabilidades das partes envolvidas, de modo a reduzir as probabilidades

de perdas e o nmero e extenso das disputas contratuais. necessrio que Engenheiros,

Projectistas e Empreiteiros identifiquem os riscos em cada empreendimento, procedam

sua qualificao e quantificao, elaborem planos e estratgias para a gesto destes riscos, e

adoptem processos de observao e controlo dos mesmos durante toda a fase de

construo da obra e ulterior entrada ao servio.

Na ltima dcada, foi desenvolvida e aplicada com sucesso, uma abordagem integrada, onde

a gesto eficiente do risco combinada com uma abordagem flexvel nas fases de projecto e

construo. Essa abordagem consiste na implementao de um Plano de Gesto do Risco

(PGR), uma metodologia de gesto de risco forte e transparente feita de passos claramente

identificados, que visa no apenas gerir os riscos, mas tambm garantir a segurana,

qualidade, custo e limites de durao da obra (Grasso ., 2007). Alm disto, o PGR deve

ser dinmico, continuamente revisto e actualizado devendo, no caso especifico de tneis,

essa reviso e actualizao ser dirias. Ao aplicar um PGR deve terse em mente o seguinte

(Grasso ., 2006):

Nenhum projecto de construo livre de risco. O risco pode ser gerido, minimizado,



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O Dono de Obra e o Gestor do projecto devem reconhecer que certos riscos

permanecero a cargo do Dono de Obra. Este risco deve ser permitido na estimativa

de tempo e custo por parte do mesmo.

As obras j concludas e mais conhecidas a nvel mundial onde o PGR foi aplicado referemse

a tneis urbanos construdos com mtodos mecanizados (Linha 1 do Metro de Turim, Itlia;

Metro do Porto, Portugal; Linha de Alta Velocidade em Bolonha, Itlia). Os benefcios da

implementao do PGR no mbito daquelas obras so inmeros, .., construo dentro dos

limites de oramento, inexistncia de acidentes, entre outros. (Grasso . 2007).

A gesto dos riscos uma metodologia cclica composta por diversas etapas, aplicvel

transversalmente a todo o processo de concepo, construo e explorao de tneis. A

Figura 1.3 ilustra muitssimo bem as etapas de gesto do risco intrnsecas ao PGR.

Listas de verificao, sesses de. nfase inicial emaspectos legais, econmicos, etc.,e ulteriormente na construo,segurana e programa.

Identificao do responsvel pelorisco e indicao no projecto dequando este possa acontecer.

Classificao dos riscos em termosde probabilidade e impacto para

produzir e classificar semiquantitativamente os valores deexposio ao risco.

Pa de ge d c

Desenvolvimento

de uma anlise derisco quantitativa.

Idefcad eg

Aaa d c

Aca dc

Mga d c ea de cgca

Eada

Sada



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controlo dos riscos naquela fase. No entanto, as etapas de identificao, avaliao (anlise e

apreciao), mitigao e alocao dos riscos geotcnicos, no sero esquecidas, tendo em

conta que fundamental estimar os riscos associados a este tipo de projectos, averiguar a

sua aceitabilidade, incrementar aces correctivas e partilhar responsabilidades pelo risco,

defendendo que todas estas etapas devero ser aplicadas e constantemente actualizadas

durante a fase construtiva.

A identificao e avaliao dos riscos geotcnicos so as principais etapas do procedimento a

adoptar (Caspurro & Gomes, 2000). A identificao dos riscos associados a um determinado

projecto decisiva para a sua anlise, pois todo o processo ulterior evoluir de acordo com

os riscos identificados nesta fase. Devem ser desenvolvidos esforos para identificar o maior

nmero possvel de riscos associados obra, o que exige a participao de diversos

especialistas, de preferncia com experincia de projecto, construo e explorao de obras

da mesma tipologia (. .). A avaliao dos riscos envolve a determinao da probabilidade

de ocorrncia, as consequncias dessa ocorrncia, a importncia relativa face a outros riscos

e a determinao da vulnerabilidade do sistema ao risco. Esta fase resulta na atribuio de

um grau ao risco, ou seja, na sua classificao, e consequente apreciao do risco atravs da

anlise do seu grau de aceitabilidade/tolerabilidade.

Aps a avaliao dos riscos devem ser definidas e implementadas as medidas correctivas,

necessrias para evitar o risco ou para o reduzir a um nvel aceitvel, considerando que no

se justifica, do ponto de vista econmico, a sua reduo para um nvel mais baixo (. .).

Um ponto que vale a pena abordar, que intrnseco ao processo de gesto, a alocao do

risco. Actualmente e neste contexto de riscos relacionados com as condies do terreno, a



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p g g

A reduo do risco para um nvel aceitvel poder passar, para alm da adopo de medidas

correctivas, pela implementao de um programa de observao e controlo que permita

gerir os riscos residuais. Ainda segundo Caspurro & Gomes (2000), a planificao de um

sistema de observao e a definio de critrios de alerta, definidos de acordo com os riscos

identificados, esto entre as medidas mais eficazes para o seu controlo.

Finalmente, depois de todas estas etapas, necessrio que a informao seja devidamente

arquivada e transferida para a prxima fase. Isto pode ser efectuado atravs do registo de

riscos (RR). Segundo a B T S(BTS, 2003), esses registos so documentos

em constante evoluo pelo que devem ser continuamente revistos, e corrigidos sempre

que necessrio. Todas as informaes importantes provenientes das etapas anteriores

devem ser preparadas, num formato adequado, e ser mobilizadas para a prxima fase da

obra, de modo a serem disponibilizadas para eventuais intervenes que se venham a

revelar necessrias.

Os factores de risco que no podem ser evitados durante a fase de projecto representam os

factores de risco residual (.., o risco remanescente aps ter sido implementado um

programa de medidas para a sua mitigao), que precisam ser geridos durante a construo.

Nesta mesma fase, a gesto funciona como um instrumento para controlar os desvios

esperados pelo Projectista no comportamento do sistema e para minimizar os danos, no

caso de esses desvios virem a acontecer. O risco residual requer uma metodologia que

garanta a implementao dos procedimentos para a identificao atempada de

desenvolvimentos desfavorveis e o estudo de contra medidas para a sua atenuao. Para

tal, importante que estes riscos sejam comunicados com antecedncia ao Empreiteiro.

necessrio tambm priorizar, dependendo da circunstncia, a minimizao dos riscos com



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Definio de parmetroschave para verificar a correspondncia entre as previses e

os dados de construo;

Plano de segurana;

Verificao independente;

Superviso da construo e monitorizao.

Contudo, a gesto do risco no garante que a obra seja concluda dentro do prazo e do

oramento estipulados, pois a incerteza um apangio inerente construo subterrnea. A

eficcia completa do PGR alcanada se o mtodo de escavao apropriado

acompanhado, diariamente, por pessoal experiente e pela implementao de

procedimentos para orientar todos os processos de construo relevantes, governar os

acontecimentos chave e resolver todas as potenciais anomalias com um plano de aco

apropriado. Assim sendo, uma avaliao de risco correcta e vlida, deve e pode ser obtida,

somente com uma correcta compreenso do projecto e mtodo construtivo.

Para um PGR ter sucesso deve obedecer aos requisitos abaixo indicados (Kochen, 2009):

Reviso e avaliao dos macios terrosos/rochosos ocorrentes nas escavaes

subterrneas, considerando o mtodo construtivo seleccionado;

Reviso e avaliao das incertezas e variaes nas condies geolgicogeotcnicas

identificadas no projecto e mtodo construtivo;

Implementao de planos de prospeco geotcnica adicional, caso necessrios;

Clculos de estabilidade das escavaes subterrneas, e avaliao das necessidades

da execuo de melhoramentos do terreno;

Elaborao de um RR, contendo os riscos identificados, em relao s obras

subterrneas, estimativa da sua probabilidade de ocorrncia e impactes, bem como



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gesto do empreendimento (superviso, formao, observao da obra, relao Dono de

Obra Empreiteiro, qualidade da modeobra e interpretao dos dados da monitorizao).

A Figura 1.4 ilustra este conceito de equilbrio entre gesto do empreendimento e gesto de

riscos. Na prtica a separao destes dois conceitos no ocorre, uma vez que eles so

interdependentes.

Fga 1.4. Eb ee ge d eeede e ge d c (Ga 2008, adaad).

Em suma, a gesto do risco um processo sistemtico que visa (ITIG, 2006):

Identificar os perigos e riscos associados, atravs da respectiva avaliao, com

impacto na obra em termos de custos e de programa, incluindo aqueles com

terceiros;

Quantificar esses riscos e as respectivas implicaes nos custos;

Identificar e planear aces practivas, para eliminar ou mitigar os riscos;

Identificar mtodos a utilizar para o seu controlo;

Condies geolgicas

Projectoestrutural

Mtodos demelhoramento de

terrenos

Superviso

Formao

Observao

Relao

Dono de ObraEmpreiteiro

Modeobra

Interpretao

Rc Ge

Pec becedd



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de gua, exigirse a construo de um nmero considervel de novos tneis e,

consequentemente, a ocupao crescente do espao subterrneo. Perspectivase, assim,

que o desenvolvimento de estudos de risco geotcnico para tneis venha a adquirir uma

cada vez maior necessidade e relevncia no pas.

1.2OBJECTIVOS

Construir obras subterrneas, minimizando a probabilidade de ocorrncia de acidentes,limitando perdas e danos que possam influenciar de forma onerosa o tempo e os custos de

realizao e garantindo, quando em servio, a segurana dos operadores e do pblico,

depende da capacidade da Engenharia de identificar, atempadamente e de forma

estruturada e sistemtica, as incertezas peculiares da obra e a variabilidade das mesmas,

bem como os potenciais eventos e processos crticos nas suas diferentes fases de evoluo,

quantificar o consequente risco e definir as solues, quer de projecto quer construtivas,

capazes de reduzir o risco para nveis de aceitabilidade adequados obra em referncia

(Chiriotti ., 2004).

Desta maneira, necessria a constante evoluo e melhoramento de tcnicas e

metodologias de gesto de risco em tneis.

este o sentido que a presente dissertao pretende seguir. Deste modo, os objectivos que

se prope atingir so os seguintes:

Salientar a importncia e fomentar a aplicao das avaliaes de risco na construo

de tneis em Portugal;

Proporcionar um conjunto de novas orientaes para esta prtica e aprofundamento

das j existentes;



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Dar a conhecer algumas tcnicas de avaliao de risco quantitativas e qualitativas,

aplicando estas ltimas a um caso de estudo hipottico;

Recomendar a adopo de medidas e aces que reduzam ou evitem o risco, logo na

fase de projecto, prolongandoas para a fase de construo e de explorao de modo

a garantir a segurana de forma contnua;

Sugerir o estabelecimento de prioridades relativamente s medidas de reduo de

risco;

Descrever alguns aspectos contratuais e recomendar a partilha de riscos entre todas

as entidades intervenientes;

Rever os mtodos para observar e controlar o risco residual durante a construo;

Aplicar os conhecimentos a um caso de estudo hipottico, servindo de modelo para

facilitar a aplicao dos processos de gesto de riscos geotcnicos em futuras obras

de tneis.

Atravs de todos os pontos anteriormente mencionados pretendese contribuir para

implementar em Portugal um mtodo para a deteco de riscos que seja gil, eficiente e que

permita identificar eventos anmalos logo no seu incio, assim como evitar que os riscos

aumentem, impedindo que seja necessrio desenvolver esforos maiores para o seu ulterior

controlo, ou mesmo evitar possveis acidentes em obra.

1.3ORGANIZAO DA DISSERTAO

Esta dissertao est dividida em sete captulos, da seguinte forma:

No Captulo 1 apresentada uma breve introduo temtica abordada na presente

di t i l i d d t l d t d i i t d



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consideradas por alguns autores especialistas nesta matria, com as fases de obra, bem

como um exemplo de sucesso da aplicao destes processos.

No Captulo 3 so descritos com maior pormenor as etapas inerentes ao processo de gesto

do risco. So apresentados e sintetizados os principais mtodos e tcnicas de identificao e

avaliao de riscos em tneis. Alm disso so apresentadas as estratgias para mitigar o

risco, e debatida a importncia da prospeco geolgicogeotcnica na fase de projecto e na

fase de construo e da seleco do mtodo construtivo mais apropriado, como potenciais

redutores de risco. Este ltimo demonstrado atravs de um caso prtico de aplicao.

No Captulo 4 so apresentados aspectos contratuais, tipos de contrato, funes e

responsabilidades das partes intervenientes. Fazse referncia forma de lidar com o risco

geotcnico dentro desses contratos atravs da partilha do risco, demonstrado atravs do

mtodo noruegus e, por fim, so descritas as funes do Relatrio Geotcnico de

Referncia (RGR) no mbito da gesto do risco geotcnico.

No Captulo 5 so apresentados aspectos relativos gesto do risco durante a fase

construtiva de um tnel. Para alm de certas generalidades, so descritas asresponsabilidades das partes intervenientes, dada nfase observao e controlo do risco

residual, atravs do uso do Mtodo Observacional (MO). So referidos os equipamentos de

monitorizao mais usuais nestas obras, efectuada uma breve referncia ao registo dos

dados recolhidos e sua comunicao, e a definio de nveis de alerta e de alarme. Finaliza

se este captulo com uma descrio sumria de duas ferramentas de controlo do risco: o RR

e o Plano de Avano do Tnel (PAT).

No captulo 6 so implementados todos os conhecimentos adquiridos a um caso de estudo



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2 ESTADO DA ARTE

No presente captulo, definemse alguns conceitos e princpios fundamentais relacionados

com a temtica, procedese a uma reviso do estado actual dos processos de gesto de risco

em tneis, tanto a nvel internacional como nacional. ainda dado nfase ao impacto que o

risco geotcnico tem neste tipo de obras geotcnicas. So apresentados alguns casos

histricos de acidentes em tneis ocorridos nos ltimos anos e, por fim, so relacionadas e

esquematizadas as etapas de gesto do risco consideradas por alguns autores especialistasnesta matria com as fases de obra, bem como um exemplo de sucesso da aplicao da

metodologia de gesto do risco geotcnico a um tnel durante a construo.

2.1CONCEITOS E PRINCPIOS FUNDAMENTAIS

2.1.1

Iceea e c

Na Geotecnia a incerteza est presente em todas as fases de obra, desde a caracterizao do

respectivo local, passando pela anlise e projecto at tomada de decises e construo. A

incerteza inerente ao terreno. A influncia da incerteza sobre a fiabilidade de um dado

projecto geotcnico pode ser significativa e, frequentemente, reflectida no colapso de

estruturas dimensionadas para serem seguras (Costa, 2005). Embora existam grandes

avanos na aplicao da gesto de risco e elaborao de projectos baseados na fiabilidade,

ainda subsistem diversas origens de incerteza que no podem ser quantificadas facilmente.

A variabilidade espacial dos materiais geolgicos requer que o Engenheiro faa

extrapolaes a partir de furos de sondagens e amostragens pontuais. Tal extrapolao

envolve um grau de incerteza significativo (.., anomalias geolgicas presentes num local



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Qad 2.1. Dfeea ee Rc e Iceea (Aeda, 2005, adaad).

ADEFINIES

INCERTEZA RISCO

Flanagan &Norman (1993)

Situao em que no existem dados histricosou reais que possam estimar a probabilidadeda ocorrncia de um determinado evento.Assim sendo, ela ser estimada pela opiniode especialistas baseada nas informaesdisponveis.

Situao em que os dados existem eso mensurveis.

Raftery (1994)

Impossvel de estimar, fazendose apenas adescrio de um determinado cenrio onde

no possvel a quantificao, baseada emopinies, resultando na anlise de umaprobabilidade subjectiva.

quantificvel, podese avaliarestatisticamente atravs do clculo daprobabilidade objectiva, baseada naanlise de dados reais ou histricos.

Kerzner (1998)No existe possibilidade de avaliar aprobabilidade.

Determinado atravs da probabilidadeda sua ocorrncia.

Kassai Rodrigues(2001)

Risco que no pode ser avaliado. uma incerteza que pode ser medida.

Fica assim claro que na Geotecnia como em outras reas, no se encontra uma definio

unvoca de risco e incerteza.

Os riscos so eventos sobre os quais se pode reflectir em termos de probabilidade de

ocorrncia e grau de impacto e quantificar, de algum modo; enquanto a incerteza pode

entrar no domnio do imprevisvel (algo que no se conhece de todo), daquilo sobre o qual

no se podem elaborar previses; a falta de conhecimento para estimar um resultado

passvel de variao, um resultado que no pode ser precisamente determinado, embora a

tendncia actual , no entanto, a de atribuir s incertezas uma descrio sob a forma

probabilstica, tomando valores entre 0 (impossibilidade) e 1 (certeza). De forma simplificada

o risco de um evento adverso pode ser estimado atravs do produto entre a sua

probabilidade de ocorrncia e as respectivas consequncias (Staveren, 2006).



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chapu de chuva); ou implementar um conjunto de medidas que minimizem as hipteses de

ser afectado pelo evento, caso ele ocorra.

Segundo Morgan & Henrion (1990 Estrela, 2008), no h risco se no houver incerteza;

todavia poder haver incerteza sem haver risco. De acordo com Estrela (. .) no faz

sentido considerarse como risco um evento que tenha probabilidade de ocorrer, mas que

tenha impacto nulo, ou o inverso. Importa referir que, apesar de a generalidade dos autores

caracterizarem o risco como uma ameaa, este tambm pode e deve ser encarado, como

uma oportunidade. Na indstria de construo, o gestor poder tirar partido desta viso,

porque ser apenas em actividades com risco associado que poder reduzir a durao

estimada para a obra, procurando atingir uma previso mais optimista.

Na avaliao de riscos na maioria das vezes, as probabilidades e consequncias so incertas.

A incerteza dependente do tempo. Uma situao incerta hoje poder ulteriormente ser

conhecida com certeza absoluta. O resultado do lanamento de um dado uma condio

incerta que, alguns segundos depois, passa a ser um facto. Antes da construo de um tnel,

h muitos factores de incerteza relacionados com as condies do terreno ao longo do

respectivo alinhamento, mas uma vez que seja concludo o tnel, estas condies so

conhecidas e deixam de ser incertas.

Como referido, as condies de terreno imprevistas constituem a principal causa de atrasos

e de derrapagens oramentais em todo o mundo. A diferena entre os dados disponveis

atravs de relatrios geotcnicos e as condies reais do terreno a encontrar num local so

bastante frequentes e exigem grandes esforos para a gesto dos riscos.

Segundo Flores (2006), em obras geotcnicas no geral e em particular nos tneis, comum



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Utilizao de correlaes empricas;

Erro humano.

Ao longo dos anos foramse desenvolvendo tcnicas de anlise e incorporao das

incertezas, de forma a introduzir o seu possvel efeito no processo decisivo, que podem ser

distinguidas pela forma de abordagem do problema. Correntemente, numa obra geotcnica,

quando no existe o conhecimento desejado do macio usual recorrer consulta de

especialistas. Os especialistas tendem a produzir boas estimativas de valores mdios,

medianos e tendncias, sendo a mdia da opinio desses vrios especialistas e a gama de

variao dos resultados estabelecida por eles, eficaz para a modelao geotcnica do

terreno e para a resoluo de problemas que eventualmente possam ocorrer. Porm, os

especialistas tendem a ser demasiado confiantes, tendendo a subestimar as incertezas nas

suas estimativas (Costa, 2008).

2.1.2 O

Dois dos conceitos estreitamente relacionados com a definio de risco so os de ege

eabdade.

O eg corresponde a uma fonte de eventuais danos ou a uma situao com potencial

para provocar eventos adversos ou consequncias indesejveis (CNPGB, 2005). De acordo

com Powel & Silverton (2003), normalmente o enfoque reside sobre as ameaas

imprevisveis, tais como as condies geolgicas, que muitas vezes so difceis de estudar e

prever problemas ao longo do alinhamento de um tnel. muitas vezes conveniente para os

Projectistas e Empreiteiros admitirem que a maioria dos problemas advm de condies



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vulnerabilidade das seces, especialmente quando vrios eventos se conjugam e afectam o

mesmo local. A quantificao da vulnerabilidade dos elementos em risco, como um passo na

avaliao do risco, obtmse fazendo uma avaliao do grau de danos que possam resultar

da ocorrncia de um perigo de determinado tipo e magnitude.

Existem tambm processos e princpios aos quais o conceito de risco est ligado e

necessrio definilos adequadamente. Um deles o c ALARPA L A R

P (to baixo quanto razoavelmente possvel), que estipula que um risco que esteja

dentro do intervalo de tolerabilidade (.., o intervalo onde o risco superior ao limite

aceitvel e inferior ao limite intolervel (ver 3.2.2)) aceitvel se e s se a sua reduo for

impraticvel ou se os custos das medidas estruturais ou no estruturais conducentes sua

reduo forem desproporcionados em relao ao benefcio (Pimenta, 2008).

Tal como o termo risco, tambm o de ge de c tem muitas definies. Como

anteriormente referido, este um processo sistemtico global que consiste na aplicao de

polticas, procedimentos e prticas de gesto s tarefas de identificao, avaliao,

mitigao e controlo de riscos. Engloba tambm a realizao de anlises custo/benefcio das

medidas tendentes reduo do risco. Para Staveren (2007), a gesto de riscos no apenas

um prrequisito para tentar evitar desastres nas construes, mas tambm para minimizar

as despesas dos Donos de Obra e melhorar os resultados financeiros das empresas.

Um processo j referido mas que agora se define a defca de c. Esta pretende

assegurar que todas as causas, mesmo as aparentemente menores, com potencial directo ou

indirecto para originar um processo (a curto ou a longo prazo) capaz de conduzir a um

acidente significativo, foram identificadas (Caldeira, 2002). De uma maneira geral, esta etapa



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(Caldeira, 2002). A avaliao dos riscos envolve a determinao de cinco aspectos principais

(Kliem & Ludin, 1997 Caspurro & Gomes, 2000):

Probabilidade de ocorrncia;

Frequncia de ocorrncia;

Consequncias da ocorrncia e respectivos impactes;

Importncia relativa face a outros riscos;

Vulnerabilidade do sistema ao risco.

Por ae de centendese o conjunto de procedimentos tendentes identificao dos

acontecimentos indesejveis que conduzem sua materializao, anlise dos mecanismos

que desencadeiam esses eventos, s respostas das estruturas e s respectivas

consequncias, bem como estimativa da extenso, da amplitude e da probabilidade da

ocorrncia de perdas (Caldeira, 2002). Os objectivos das anlises de risco esto,

essencialmente, relacionados com as avaliaes das condies de segurana das obras e do

impacto na Sociedade da respectiva rotura.

A aeca de c o processo de ponderao e julgamento do significado dos riscos

avaliados nas anlises de riscos (CNPGB, 2005). Os resultados da anlise do risco entram no

processo de deciso, explcita ou implicitamente, formulandose consideraes sobre a

importncia relativa dos riscos calculados e das respectivas consequncias sociais,

ambientais, econmicas e outras, com o objectivo de identificar e analisar o leque de

alternativas que se colocam no mbito da gesto dos riscos (. .).

A ga d c a aplicao selectiva de tcnicas e de princpios de gesto

apropriados para reduzir a verosimilhana2de uma ocorrncia ou das suas consequncias

d b ( )



45/235

2.2SITUAO ACTUAL

2.2.1

Ieaca

Internacionalmente, o processo de gesto de risco tem conquistado uma maior relevncia

para tratar as incertezas relacionadas com o comportamento das diversas obras geotcnicas.

A sua aplicabilidade cada vez maior em obras tais como: barragens, tneis, fundaes em

geral, muros de conteno, canais, condutas e vias de comunicao rodo ou ferrovirias.

Aps vrios acidentes de grandes dimenses no sector da construo de tneis, ocorridos

sobretudo durante a dcada de noventa, nomeadamente, os colapsos de tneis em

Munique (MM,1994), em Inglaterra (H E L, 1994) e na Turquia

(A M, 1999), os responsveis pela gesto do risco criticaram severamente a

adequabilidade da metodologia e critrios utilizados ento pelo que, nos ltimos anos, tem

havido uma concentrao crescente de investigao em torno deste aspecto. Grande parte

dessa evoluo tem sido impulsionada pelas empresas internacionais de seguros dos

grandes projectos de construo de tneis, que registaram perdas importantes devido aos

acidentes ocorridos e que tm sido significativamente superiores aos prmios cobrados. Ao

invs de optar por sair do mercado, ou aumentar drasticamente os prmios, a deciso foi

melhorar a gesto de riscos naquele tipo de estruturas.

Para tal, as seguradoras criaram um J C P (BTS, 2003) para o Reino Unido,

produzido em parceria com a indstria de construo, publicado, no incio do sculo XXI,

conjuntamente pela A B I e a B T S.

Inicialmente, este cdigo foi concebido apenas para o mercado britnico. Contudo, evoluiu

rapidamente e, em Janeiro de 2006, foi publicada uma verso internacional, ligeiramente



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Tambm a ITA, depois de muitas discusses em fruns internacionais, sugeriu o

estabelecimento de directrizes internacionais sobre gesto de risco em tneis. Os trabalhos

comearam em 1999 na reunio do seu Grupo 2 de Trabalho, em Oslo, e foram concludos

em 2003 (Eskesen ., 2004). Neles considerouse que os processos actuais de gesto de

riscos poderiam ser significativamente melhorados pela aplicao de tcnicas sistemticas

de gesto ao longo do desenvolvimento das obras de um tnel. Atravs da utilizao destas

tcnicas, potenciais problemas poderiam ser inequivocamente identificados, de modo a que

fossem implementadas medidas adequadas de reduo do risco em tempo til.

Tm sido efectuadas algumas pesquisas sobre os benefcios da gesto do risco na indstria

da construo. De acordo com um estudo realizado nos Estados Unidos da Amrica, pelo

Instituto da Indstria de Construo da Universidade do Texas, pode ser esperada uma

relao de custo/benefcio de 1/10, como resultado de melhores prticas contratuais,

devido melhoria na atribuio do risco (Smith, 1996 Staveren, 2006). Segundo a mesma

fonte, atravs do estudo de dois importantes projectos de tneis, foi possvel, concluir que

as aplicaes de prticas de gesto de risco levaram a uma reduo de custos estimada

entre 4 e 22%.

nas obras mais recentes de grandes tneis como os de K (ustria), G (Sua),

N H MRT S (Singapura),que tm vindo a ser adoptados processos de gesto

de risco.

Em Singapura (2004), um acidente durante a construo de um dos tneis de acesso

estao N H MRT S, levou ao abandono do alinhamento original e

consequente realinhamento do tnel. Para tal foi implementada uma abordagem de gesto

de risco, atravs da qual foi identificado um nmero considervel de riscos e adoptada uma



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atravessamento. Com os seus 57 km de extenso e chegando a atingir um recobrimento da

ordem de 2500 m,essa seleco s pde ser feita com base numa avaliao cuidadosa dos

riscos e das oportunidades (Ehrbar, 2008).

2.2.2 Naca

Em Portugal, ao contrrio de outros pases mais industrializados, como os Estados Unidos da

Amrica, o Canad, a Austrlia, Sua e o Reino Unido, entre outros, no existe uma prticaconsistente para a realizao de anlises de riscos em Geotecnia. Mesmo assim, importa

destacar que se comeou a dar os primeiros passos na incorporao destas anlises em

algumas obras, como o caso das novas barragens em construo no Norte do pas.

No incio do sculo XXI, a Comisso Nacional Portuguesa das Grandes Barragens (CNPGB)

decidiu criar um grupo de trabalho com o objectivo de proceder apropriao e ao

desenvolvimento dos conhecimentos sobre a anlise de riscos em geral e, em particular, no

domnio da segurana das barragens e dos vales a jusante (CNPGB, 2005). Neste caso, a

anlise de riscos entendida como a utilizao da informao disponvel para estimar os

riscos para pessoas, bens e ambiente, decorrentes da existncia de uma ou de um conjuntode barragens, o que pressupe a identificao dos riscos, o estudo dos modos atravs dos

quais se podem materializar, e a estimativa das probabilidades dessa materializao e da

gama de consequncias associadas a cada um dos riscos identificados.

Caldeira (2005) contribuiu para o desenvolvimento e a divulgao dos conhecimentos nestarea, enunciando as vantagens e as limitaes deste tipo de abordagem e as suas condies

de aplicabilidade Geotecnia, em geral, e s barragens de aterro, em particular. Foram

li d t d l i d li d i i tili d t i di



48/235

(RISK) do programa M I T (MIT) Portugal, constituram a

motivao para o desenvolvimento de um trabalho de investigao elaborado por Costa

(2008), no qual a autora identifica e caracteriza os riscos ssmicos e geotcnicos associados a

LFAV em Portugal.

No mbito dos tneis e a nvel nacional, estas anlises so praticamente inexistentes. No

entanto, algumas empresas j esto a tentar implementar esta poltica de gesto de risco.

Exemplo disso foram as actividades de gesto de riscos durante a construo da Estao do

Terreiro do Pao, da Linha Azul, em Lisboa, aps a ocorrncia de dois incidentes, no ano

2000, caracterizados pelo afluxo sbito de gua e solo rea de escavao (LNEC, 2005

2008). De acordo com as condies hidrogeolgicas e geotcnicas prevalecentes no terreno

e das caractersticas da soluo estrutural adoptada, foi realizada uma anlise de risco

qualitativa e foi seleccionado um conjunto de medidas de mitigao necessrias para evitar

futuros incidentes.

No ano de 2001, no projecto do Metro do Porto (Chiriotti ., 2004), procedeuse

activao de um PGR, que compreendeu no apenas a identificao e reduo do risco

inicial, mas sobretudo a gesto do risco residual, durante a fase de construo da obra, com

recurso ao PAT. O PGR mostrouse eficaz, uma vez que o controlo de riscos foi ainda mais

rigoroso por se tratar de tneis urbanos construdos com recurso ao mtodo de escavao

mecanizada (. .).

Tambm as abordagens observacionais, j presentes no Eurocdigo 7 (EC7) Projecto

Geotcnico (CEN, 2004) decorrem dos conceitos associados avaliao de riscos. Este tipo

de abordagem constitui uma ferramenta til para que os Engenheiros desenvolvam uma


d i i l i ( ) l j d i i


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Em 2004, a Fundao para a Cincia e Tecnologia (FCT) lanou o projecto de investigao

cientfica, Risco geotcnico em tneis para comboios de alta velocidade, sendo as

instituies participantes o Laboratrio Nacional de Engenharia Civil (LNEC) e a Universidade

do Minho (UM). Este projecto consistia no desenvolvimento e implementao de novas

ferramentas que permitissem o estudo e a anlise do risco geotcnico neste tipo de tneis.

No mbito deste projecto de investigao cientfica, foram elaboradas algumas teses de

doutoramento, como a de Sousa (2010). Esta autora criou uma base de dados, composta por

204 acidentes ocorridos na construo de tneis em todo o mundo, para ulteriormente

proceder avaliao sistemtica dos riscos associados com a respectiva construo.

Desenvolveu uma metodologia de avaliao de riscos atravs da combinao de um modelo

de previso geolgica (previso da geologia antes do incio da construo do tnel) e um

modelo de apoio deciso que permite aos utilizadores escolher uma estratgia de

construo, associado ao menor nvel de risco. Contribuiu, desta maneira, para o

desenvolvimento da metodologia do sistema D A T (DAT)iniciada pelo

MIT. Esta anlise permite aos Donos de Obra e Projectistas melhorarem os custos, a

segurana e a durabilidade da construo subterrnea, pela utilizao de conhecimentos

avanados e tecnologias inovadoras. A autora aplicou ainda a metodologia a um caso de

estudo, os acidentes ocorridos no Metro do Porto nos anos 2000 e 2001. Os resultados

foram surpreendentes, uma vez que o modelo previu exactamente uma mudana na

geologia em duas zonas onde tinham ocorrido os incidentes. Usando este modelo, Sousa (

MIT Portugal, 2010) demonstra que poderia ter sido sugerido um mtodo de construo

mais seguro e contribuir, assim, para que aqueles acidentes no tivessem ocorrido.

A abordagem a este tema temse intensificado nos ltimos anos; foram frequentes os cursos


2 3 RISCOS GEOTCNICOS E SUAS IMPLICAES


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2.3RISCOS GEOTCNICOS E SUAS IMPLICAES

Como anteriormente referido, os riscos geotcnicos em tneis geralmente resultam de

condies geotcnicas perigosas que podem afectar negativamente uma obra e, na pior das

hipteses, causar perdas de vidas humanas. Menos trgico, mas tambm com

consequncias significativas, a ocorrncia de um acidente no interior de um tnel em

construo implica: a paragem e consequente atraso no avano da frente de escavao;

eventuais danos em equipamentos; procedimentos para a estabilizao da rotura/colapso;reconstruo do trecho obstrudo; eventuais danos superfcie, em edifcios existentes na

envolvente de tneis em meio urbano; custos adicionais, que nalguns casos chegam a

centenas de milhes de euros; inadequao do projecto s condies geotcnicas; afectao

da qualidade, sade, ambiente, segurana; gerao de disputas contratuais; etc. (Figura 2.1).

Fga 2.1. A a e ceca d c gecc e e (Hga Agec 2002,

adaad).

De acordo com Caldeira (2005) os riscos geotcnicos tm trs componentes: a tcnica a


Finalmente os riscos de gesto do projecto so funo da forma como o projecto


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Finalmente, os riscos de gesto do projecto so funo da forma como o projecto

coordenado e financiado.

A maior parte dos riscos geotcnicos podem ser controlados com solues de projecto

adequadas, prevenindo a ocorrncia do evento de risco (.., atravs da alterao do

alinhamento do tnel para evitar a interseco de uma zona de falha), ou minimizando as

consequncias do evento de risco (.., atravs do controlo adequado das deformaes ou

da implementao de um sistema apropriado de drenagem para um elevado afluxo de

gua). No entanto, alguns riscos geotcnicos no podem ser controlados por solues

econmicas e/ou tcnicas. Da que as consequncias de um evento de risco, devam ser

avaliadas e consideradas no plano de gesto de risco do projecto.

No caso de tneis em macios rochosos, a maior parte dos riscos geotcnicos estdirectamente relacionada com as propriedades do macio e com a influncia de factores

circunstanciais como as tenses , a cinemtica, a presena de gua subterrnea, a

orientao e as dimenses da escavao, entre outros. A interaco das propriedades do

macio rochoso e outros factores influentes definem, eventualmente, o comportamento do

macio rochoso que seria observado durante a escavao sem aplicao do

sustimento/medidas de melhoramento. Contudo, esta situao no reflecte as condies

tpicas durante os trabalhos de construo, a descrio do comportamento do macio

rochoso sem o suporte necessria para a compreenso bsica dos potenciais modos de

rotura e eventos de risco (Pschl & Kleberger, 2004).

Outro aspecto a realar, o facto de alguns autores considerarem que o risco geotcnico

condicionado fundamentalmente pela quantidade e qualidade da prospeco, .., quanto

Contributo pa a a gesto do risco geotcnico na construo de tn

is


52/235

Fga 2.2. Pbea eaca

Numa primeira anlise, est

supese que aqueles relaci

subterrneas e estudos geol

vistos como questes de bas

desta ndole, tornase mais si

base geotcnica referidos, ccerca de dois teros das fonte

na construo de obras, con

fundamentalmente a suposi

11%

10%

9%

6%

5

10%

6%5%

c ee ecad a c de b

Hede & Pce, 2007, adaad).

s problemas parecem ser bastante diver

nados com a estrutura do terreno, suas p

gicogeotcnicos realizados de forma inad

geotcnica. Ao agrupar, a distribuio de f

gnificativa, como mostra a Figura 2.3. Nest

onstituem 64% do total dos inventariados s de problemas relacionados com o solo e s

uziram a uma rotura do processo de const

es ou previses geotcnicas insuficientes/in

22%

20%

13%

% 4%

EstrutprevistPropri

gua s

Conta

Obstru

EstudorealizaServi

Detalh

Outros

4% Base Ge

Contami

Ob

a (Ca, 2001

ificados. Contudo,

ropriedades, guas

quada possam ser

ntes de problemas

a, os problemas de

. Isto mostra que,bsolo encontrados

ruo e referemse

adequadas.

ra do terreno diferente doodades do terreno

ubterrnea

inao dos terrenos

es

s geolgicogeotcnicosdos de forma inadequadas

es do projecto

tcnica

nao dos terrenos


apresenta tambm estatsticas referentes aos tipos de colapso que se produzem e aos que


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apresenta tambm estatsticas referentes aos tipos de colapso que se produzem e aos que

derivam dos mtodos construtivos adoptados. Conclui que 40% das roturas so at

superfcie, outras 40% delas so localizadas no macio circundante, 13% so devidas ao

afluxo de gua, 2% induzidas por exploses e 5% de outro tipo de origem. Por fim, quanto

aos mtodos construtivos, os mtodos convencionais respondem por 55% das roturas, os

mecanizados (tuneladoras) por 27% e mtodos no identificados no estudo pelos restantes

18%. Os tipos de colapso com roturas at a superfcie so predominantes quando se utilizam

mtodos convencionais. Ao invs, as tuneladoras produzem, normalmente, roturas de

dimenses controladas, localizadas na envolvente da frente.

Estas percentagens reflectem o valor que a identificao atempada dos riscos geotcnicos e

a escolha do mtodo construtivo podem ter na preveno de acidentes em tneis e das suas

consequncias. Ao mesmo tempo, so indicadores da importncia que a prospeco

geotcnica do macio tem na gesto do risco geotcnico, contribuindo para a deteco

precoce de tais problemas e na implementao de medidas para o seu controlo e correco.

Nos dias de hoje, falar em risco geotcnico falar em sistemas de controlo de obras num

ambiente de parmetros difceis de identificar, de caracterizar e de dominar, com enorme

heterogeneidade. Fica assim claro que este controlo no apenas construtivo, ou seja,

tcnico e de segurana, mas tambm financeiro (Matos & Pinto, 2004).

2.4ALGUNS CASOS HISTRICOS

O processo de gesto do risco tornouse comum em tneis, especialmente depois de uma

srie de colapsos fatais que ocorreram essencialmente na dcada de noventa, j

mencionados. Tais colapsos foram causados, geralmente, por combinao de factores que


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Mais uma vez caram na cratera vrios veculos que circulavam naquela altura, trs pessoas


55/235

q q , p

morreram e houve um ferido grave e, para alm disso, produziramse danos considerveis

nos edifcios vizinhos (Figura 2.5). A causa apontada para o colapso foi determinada como

sendo devido a um acrscimo na tenso efectiva que no havia sido tomado em

considerao durante o projecto e que resultou de condies imprevisveis na escavao da

obra (.., a existncia de um nvel fretico com fortes oscilaes colocou em movimento

camadas de cascalho e areia que no tinham sido detectadas previamente). Ora esta

situao levou a que a resistncia para que tinha sido projectada a parede moldada do poo

fosse atingida. Como medidas correctivas, a zona de escavao foi coberta por completo,

injectouse argamassa de cimento ao longo de uma extensa zona do subsolo adjacente e as

paredes diafragma foram reforadas (. .).

Fga 2.5. Sbdca cada e deabae de e d e de Taeg (Wage & Kg,

2006).


recobrimento mdio de 30 metros (GEO, 2009), atravessando terrenos essencialmente


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argilosos, arenosos e rochas metabsicas alteradas. O colapso verificouse devido

conjugao de vrios factores que conferiram localmente ao macio um comportamento

geomecnico singular. Entre os condicionantes mencionados de destacar: o mergulho

oposto das foliaes subverticais e paralelas ao eixo do tnel, na iminncia de isolar um

bloco crtico de grandes dimenses, limitado pelas juntas transversais ao tnel; a existncia

de um corpo mais rgido de pegmatito, cujo contacto com o macio envolvente constitudo

por uma extensa camada frivel de biotite (material que em contacto com a gua, se torna

extremamente escorregadio, funcionando como lubrificante) de espessura decimtrica e a

presena de rochas metabsicas com alterao argilosa, comportamento muito expansivo e

com evidncias de grande queda de resistncia aps ultrapassar a resistncia de pico (Maffei

., 2008). Esta a viso do Empreiteiro, o Consrcio Via Amarela.

Fga 2.6. Aec gea da ea Pe d e de S Pa a acdee (Gb, 2007).


argilas, mas teria reduzido bastante a frequncia de tal ocorrncia. Esta a posio descrita


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no relatrio produzido pelo Instituto de Pesquisas Tecnolgicas (IPT) que aponta ainda para

alm de falhas executivas, as decorrentes de erros de interpretao das leituras de

instrumentao, e deficincias nos planos de emergncia (Revista Tchne, 2008). As

medidas correctivas basearamse na estabilizao e reforo da seco afectada atravs de

um sistema de ancoragens e melhoramento das caractersticas do macio com recurso a

enfilagens.

d) Portugal, 19942001.

Tambm em Portugal, ao longo da histria, tm ocorrido acidentes em tneis. Seidenfu

(2006) apresentou estatsticas sobre 110 acidentes em tneis no mundo (dados sobre a

data, nome do empreendimento, localizao, mtodo construtivo utilizado, condies do

macio, tipo de colapso, causas e consequncias), ocorridos nos ltimos 70 anos, tendo

quatro deles ocorrido em Portugal (Quadro 2.2).

Qad 2.2. Acdee dae a c de e e Pga (Sedef, 2006, adaad).

Daa Lcaa Pec Cd d TeeMd deecaa

Caega dCa

Julho, 1994Montemor

(CREL)

Tnel Rodoviriode Montemor,Caso 1

Calcrios e margas ExplosivosColapso at superfcie

Agosto,1994

Tnel Rodoviriode Montemor,

Caso 2

Junho, 2000 Lisboa

Metro de Lisboa,Linha Azul,Pontinha

Amadora Este

Areia

TBM(T

B

M)

Entradasbita de

gua,cavitao do

tecto

OutubroJaneiro,

20002001Porto Metro do Porto

Rochas gneas (duas micas,granito gro grosseiro), material

aluvionar sobre o granitoalterado (rocha s a solo

residual) nvel fretico 10 25m

TBM comescudo e arcomprimido

(EPBS)

Cavitao dotecto


2.5ETAPAS DE GESTO DE RISCO E FASES DE OBRA


58/235

Para melhorar o controlo da complexidade de estruturas como os tneis, foram introduzidas

novas orientaes, que visam proporcionar uma base melhor para o respectivo planeamento

dos estudos, da construo e do tempo/estimativa de custos. Para cumprir o objectivo

principal de limitar os efeitos dos riscos existentes e futuros e propor solues que

contribuam para reduzir as consequncias dos eventuais efeitos, foise adaptando as etapas

de gesto do risco s fases da obra de um tnel.

Schubert (2004) distingue quatro fases de obra e aplica uma gesto do risco designando para

cada fase determinadas tarefas (Figura 2.7). Observase que so nas fases preliminares de

projecto, que possvel obter uma maior reduo no nvel de risco da obra subterrnea. Na

fase de construo o risco devese situar abaixo do nvel de risco aceitvel, por fim, na fase

de explorao este risco deve ser ainda menor, relembrando que os riscos operacionais

frequentemente so diferentes dos riscos construtivos.

De acordo com a Figura 2.7 e segundo o mesmo autor, para as diferentes fases devese

empreender as seguintes actividades:

Fase 1: Estudo prvio

Identificar os factores gerais de risco geotcnico;

Efectuar uma primeira classificao do risco, estabelecer prioridades;

Optimizar o alinhamento e/ou a localizao do tnel;

Avaliar e seleccionar os mtodos bsicos de construo.

Fase 2: Anteprojecto

Melhorar a avaliao do risco e dos mtodos de construo seleccionados;


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os seus elementos serem bastante conhecidos, e consiste num ap

dis_mariocandido_2010.pdf

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