O novo método de Tunelamento Austríaco foi desenvolvido entre 1957 e 1965 na Áustria. Foi

dado seu nome em Salzburg em 1962 para distingui-lo do antigo método adotado na Áustria. Os

contribuintes principais ao desenvolvimento do NATM (New Austrian Tunelling Method) eram

Ladislaus von Rabcewicz, Leopold Müller, e Franz Pacher.

O NATM é uma abordagem metodológica que integra os princípios do comportamento de

maciços rochosos sob carga e que monitora o desempenho da construção subterrânea durante

a construção, não é um conjunto de técnicas específicas da escavação e da sustentação.

Müller listou 22 princípios de NATM. Há sete características as mais importantes em que está

NATM baseado:

Mobilização da resistência do maciço rochoso - o método baseia-se na resistência

intrínseca do maciço circunvizinho que está sendo conservado como o componente principal

da sustentação do túnel. A sustentação preliminar é dirigida para permitir a sustentação pela

própria rocha.

Proteção por concreto projetado - o afrouxamento e a deformação excessiva do maciço

devem ser minimizados. Isto é conseguido aplicando (projetando-se) uma camada fina de

concreto imediatamente após do avanço da frente.

Monitoramento - cada deformação da escavação deve ser medida (monitorada). O

Método NATM requer a instalação de uma instrumentação sofisticada para medir. É

encaixado no revestimento, no piso, e nos pinos de sustentação.

Suporte flexível - o revestimento preliminar é fino e reflete condições recentes dos

estratos. A sustentação usada é mais ativa que passiva e o reforço não é feito por

revestimento mais espesso de concreto, mas por combinação flexível de cavilhas, de telas

metálicas e de aduelas reforçadoras de aço.

Preenchimento da secção basal (arco invertido) - o fechamento rápido do "arco invertido

e a criação de um anel suporte de carga é importante. É crucial nos túneis em rochas

brandas, onde nenhuma seção do túnel deve ser deixada aberta, mesmo que

temporariamente.

Arranjos Contratuais - uma vez que o NATM é baseado em monitorar medidas,

mudanças nos métodos de sustentação e de construção são possíveis. Isto é possível

somente se o sistema contratual possibilita tais mudanças.

A classificação do maciço rochoso determina as medidas da sustentação - há classes

principais da rocha para túneis com seus métodos de suporte correspondente. Esses

servem como diretrizes para o reforço do túnel.

O método baseia-se no alívio controlado de tensões, assim como as deformações sofridas pelo maciço, devido ao desmonte de rocha/escavação de solo.

O maciço é previamente estudado, por meio de sondagens, e desta forma irá se definir os tipos de suportes das seções de avanço, caso necessário.

Para que o alívio das tensões seja gradual e suave, muitas vezes, os avanços são feitos de forma parcial. A preocupação com a forma da seção é outra condicionante através da qual busca-se a geometria mais adequada à escavação do túnel.

Em determinados intervalos devem ser executadas sondagens horizontais, com o objetivo de ter-se maior garantia do tipo de avanço pré-estabelecido através das sondagens verticais.

As sondagens horizontais irão garantir que o estado do maciço previamente estudado é realmente aquele, garantindo assim que os suportes escolhidos (tratamento primário) irão garantir a estabilização do maciço até o tratamento final.

Detectando-se a presença de água deve-se executar drenos, fazendo com que ela escoe pelos caminhos mais adequados, não percorrendo as veias rochosas, o que poderia desestabilizar o maciço, comprometendo assim todo o serviço.

O N.A.T.M. é versátil quanto ao tipo de maciço escavado, assim como quanto à forma e dimensões da seção exigida. Quando a escavação da seção plena tende a ficar instável, sua escavação pode ser feita por etapas, com arco invertido provisório ou em mais de duas fases, os side drifts.

A instrumentação tem fundamental importância neste tipo de obra. Através dela tem-se conhecimento da intensidade das vibrações e deslocamentos provocados pelo uso dos explosivos. Este monitoramento é realizado através de medições dos deslocamentos durante a execução de túneis, através de medidas de convergência, tassômetros, inclinômetros, marcos superficiais, piezômetros, dentre outros.

A instrumentação também fornece os dados que serão utilizados para definir como será feito o avanço.

No N.A.T.M., dados oriundos das instrumentações de campo têm papel muito importante, pois eles permitem medir o desenvolvimento das deformações, o alívio das tensões e, conseqüentemente, a interação entre suporte e maciço circundante, e além disso:

Alertam para situações imprevistas, possibilitando tomar decisões rápidas; Fornecem subsídios para aferir as hipóteses iniciais do projeto, permitindo adaptações e

correções do método construtivo, ajustando o espaçamento entre as cambotas e os tratamentos previstos;

Promovem condições para melhorar o desempenho da obra quanto à produtividade, segurança, economia e qualidade, através da interpretação das leituras dos instrumentos associada aos eventos observados na obra.

Com estas informações pode-se alterar o tempo de avanço, visto às dificuldades encontradas no entorno da obra, ou do próprio estado de tensões do maciço.

Após a primeira camada de concreto projetado, é fixada por meio de grampos a camada externa de tela soldada, obedecendo-se o transpasse estipulado no projeto.

Na escavação de túneis as telas são utilizadas com o objetivo de absorver os esforços de tração, causados pela tendência de fechamento do maciço, visto que são aplicadas próximas à superfície.

Sendo o primeiro suporte instalado após o desmonte da rocha ou escavação do solo, as cambotas (Figura 1) garantem suporte imediato, basicamente trabalhando como suporte à compressão.

Para estabilizar previamente trechos a serem escavados, ou os emboques, são utilizadas enfilagens (Figura 1) cravadas ou injetadas. São elementos estruturais longitudinais, instalados no contorno do teto da escavação, executados previamente à escavação para manter a sustentação do maciço até a conclusão da aplicação do suporte. Instaladas na face frontal de escavação do túnel por meio de cravação ou perfuração e preenchimento com cimento ou resina, as pregagens são elementos estruturais em forma de barras ou tubos, geralmente constituídos de fibras de vidro, tubos de PVC ou aço. Sua função é fornecer tensão de confinamento horizontal, aumentando a resistência ao cisalhamento do solo.

Após a colocação da tela (Figura 1), efetua-se sua cobertura com aproximadamente 3 cm de concreto projetado, finalizando-se assim o revestimento deste passo de avanço.

O revestimento final do túnel seria a última camada de concreto, projetada após o tratamento inicial (cambotas, enfilagens e outros tipos de suporte que auxiliam na escavação do túnel), esse irá garantir a estabilidade do túnel, pois irá aumentar mais ainda a resistência gerada pelos suportes citados, além, claro, de protegê-los contra as intempéries que viriam a degradar a estrutura.

Figura2: Perspectiva ilustrativa de túnel em N.A.T.M.

Figura 1: Enfilagens, cambotas e tela metálica

Figura3: Tipos de suporte de túneis N.A.T.M.

Os 22 princípios de NATM estão descritos abaixo.

1- O elemento de suporte de maior carga estará em torno do maciço rochoso.2- Por conseqüência, é um dos princípios mais importante que preserva a tensão original

do maciço rochoso, o quanto for possível.3- As dilatações devem ser mantidas perto do mínimo. Isso reduz a tensão.4- Estados de tensão uniaxial ou biaxial devem ser evitados. Eles são condições

desfavoráveis para o maciço rochoso.5- As deformações devem ser controladas de tal maneira que o entorno do maciço rochoso

será mobilizado para formar uma carga em torno da cavidade, enquanto um diminui a força da dilatação é realizado em um nível aceitável. Seguro e com elevada economia, onde esse controle é bem executado.

6- Para atingir esta meta o suporte primário tem que ser instalado ao mesmo tempo, não muito cedo e nem tão tarde. O suporte primário, assim como o revestimento final, não deve ser muito suave e nem muito duro e com tensão suficiente.

7- O especificado “fator tempo” do maciço rochoso ( ou do sistema rocha mais suporte primário), tem que ser estimado suficientemente exato.

8- Esta estimação tem que ser baseada no teste de carregamento no laboratório e no campo e nas medições de deformação nos tuneis; Stand-up time, taxa de deformação e classificação do maciço rochoso são meios de avaliar o “fator tempo”.

O tempo de auto-sustentação do maciço, stand up-time, delimita o tipo e a velocidade de avanço das escavações, pois, como o próprio nome já diz, ele determina o tempo que o maciço continua de pé, estável, sem deformar-se a ponto de entrar em colapso.

9- Grandes deformações ou perda do maciço rochoso são esperadas que o suporte primário deve assegurar o completo contato com a superfície e transferência de tensão na interface; que é melhor alcançada através do concreto projetado.

10- O revestimento primário deve ser fino e com baixa rigidez a flexão assim, os momentos de flexão serão baixos e a ocorrência de fraturas devido à flexão será minimizada

1. O aumento necessário do suporte é atingido por arames adicionais, reforço de aço, parafusos ancorados na rocha, mais espesso que o revestimento.

11- Tipo e quantidade de suporte e o tempo de instalação são determinados com base nos resultados das medidas de deformação.

12- Para a estática o túnel pode ser considerado como um tubo (grosso ou um anel em 2 dimensões), consistindo em um maciço rochoso e revestimento.

13- O arco invertido é importante toda vez que a rocha na região não é suficientemente forte para atingi-lo.

14- O Comportamento do maciço rochoso é determinado no mento da finalização do arco invertido. As longas posições no topo levam a uma finalização tardia no arco invertido; O revestimento primário no topo do alinhamento do túnel sofre grandes momentos fletores (nas direções do eixo do túnel) e as concentrações de stress acontecem na rocha, na base das paredes laterais do topo.

15- Com relação à distribuição de tensão, na face total da escavação, pode ser considerado mais favorável. Escavação parcial complica o processo e pode diminui o esforço do maciço.

16- Procedimentos de escavação e suporte pode ser importante para a estabilidade, Eles influenciam o “fator tempo” do maciço rochoso. Variação de comprimento do arco, tempo do suporte, finalização.

17- Para evitar concentração de tensão que pode levar a rachaduras e fraturas na rocha, cantos afiados devem ser evitados.

18- No caso de revestimento duplo, o revestimento final deve ser preferencialmente fino. A tensão normal deve ser transferida sobre o contato total da superfície entre o revestimento interno e externo. A transferência da tensão de cisalhamento na interface (coesão). deve ser baixa.

19- O sistema total – maciço rochoso e revestimento - geralmente deve ser estabilizado pelo suporte primário. O revestimento final aumenta a segurança. Em águas subterrâneas agressivas, o revestimento final deve ser capaz de estabilizar o maciço rochoso sozinho. Ancoragens devem ser levadas em conta como medida permanente, apenas em ambientes desfavoráveis a corrosão.

20- Para o controle de segurança e dimensionamento da estrutura do túnel, são realizadas medições de tensões do concreto e tensões de contato no limite entre maciço e revestimento. Essas medidas de deformação são continuadas.

21- A pressão estática da água sobre o revestimento é aliviada e a pressão referente ao fluxo é reduzida através de uma drenagem adequada