Monitorização da estabilidade de um penhasco rochoso numa rota rodoviária e ferroviária suíça

Desafio

O caminho-de-ferro transalpino suíço Gotthard é uma parte fundamental da rede ferroviária que liga o norte e o sul da Europa. Transportando passageiros através do Túnel de Base do Gotardo, que abriu em 2016 e é o túnel ferroviário mais longo e profundo do mundo, a linha transporta mais de 10.000 pessoas e 67.000 toneladas de carga por dia.

Perto da pequena cidade de Sisikon, nas margens do Lago Lucerna, a linha ferroviária e uma estrada próxima passam ambas por baixo de uma saliência de 120 metros. A característica é impressionante - e potencialmente perigosa caso as rochas caiam nos carris abaixo. Tendo alguns troços provado ser instáveis, era vital proteger o penhasco e monitorizá-lo para possíveis movimentos.

Solução

A face da rocha foi estabilizada com redes fixadas por parafusos de rocha. Uma parte da falésia de rocha foi reforçada com uma estrutura de suporte de betão ancorado. Durante os trabalhos de estabilização, quatro furos a uma profundidade de 20 metros foram perfurados para encaixar extensómetros de furo de três pontos. Quatro células de carga de ancoragem no solo foram também instaladas no sistema de monitorização da face da rocha. A questão era como recolher os dados destes sensores colocados ao longo do penhasco de rocha. A única forma de fazer leituras manuais seria enviar escaladores profissionais de manutenção para o fazer; um empreendimento bastante perigoso e dispendioso. A monitorização automática poderia também ter sido conseguida através da instalação de cabos para a transmissão de dados dos extensómetros e células de carga para um registador de dados; no entanto, pode-se imaginar as dificuldades na instalação de cabos e condutas de cabos numa falésia de rocha vertical com 120m de altura.

Devido à dificuldade de acesso ao site, o especialista suíço em monitorização de estruturas de engenharia Huggenberger, parte do líder avançado em instrumentação geotécnica Sisgeo, optou por instalar uma solução de recolha de dados sem fios da Worldsensing. Cada extensómetro está equipado com um nó analógico de quatro canais e cada célula de carga de âncora está ligada a um Piconode Worldsensing, um "mini-nó" de um canal. Os nós enviam dados para um portal solar sem fios, localizado para além da linha de visão numa parede de entrada de um túnel.

Toda a rede e dispositivos de monitorização são monitorizados e geridos através de CMT Edge, uma ferramenta de gestão de rede no local, capaz de mostrar o estado e a saúde de todos os dispositivos da rede Worldsensing e, por sua vez, está ligada ao sistema de análise Huggenberger-Monitor através de API.

Benefícios

A solução de monitorização sem fios entrou em funcionamento em Outubro de 2021 e fornece dados de duas em duas horas a um sistema de análise Huggenberger-Monitor que pode ser acedido pelo Gabinete Rodoviário Federal Suíço. A utilização da tecnologia Worldsensing para a recolha de dados sem fios oferece muitas vantagens. A instalação é mais fácil e mais rentável sem cabos, por exemplo. E não há risco de perda de dados dos sensores devido a cabos danificados, o que pode acontecer devido a quedas de rochas ou animais.

O risco de danos de animais é particularmente agudo nesta região, razão pela qual foram utilizados Piconodes em vez de nós de quatro canais para ligar as células de carga, embora os sensores estivessem apenas a 20 metros de distância. Embora a dependência da energia solar possa dificultar as comunicações no Inverno, a utilização pela Worldsensing da tecnologia de baixa potência, área ampla (LPWAN), longo alcance (LoRa) significa que não há praticamente nenhuma perda de dados noutras alturas, dando garantias de que tudo está bem na passagem.