Melhoria da segurança da monitorização da construção de túneis de metro
Desafio
A construção de túneis é um assunto delicado. Máquinas de perfuração de túneis maciços (TBMs) trituram através da terra, removendo o solo e colocando segmentos de arcos de betão pré-fabricados no seu rasto para impedir que o telhado se desprenda. Mesmo com os arcos no local, o túnel é um local potencialmente perigoso. Os engenheiros não têm forma de saber se um segmento de betão irá falhar até terem instalado equipamento de monitorização que possa verificar a existência de tensões e tensões.
A instalação deste equipamento coloca em risco a segurança dos engenheiros, particularmente se houver vibrações à frente, pelo que a TBM deve fazer uma pausa de horas enquanto a instalação ocorre. Isto atrasa a construção do túnel e aumenta o custo. Trabalhando na Grand Paris Express Metro Line 18 em França, peritos da empresa de consultoria estrutural Sixense decidiram que tinha de haver uma forma mais inteligente de instalar equipamento de monitorização de túneis - e trabalharam com a Worldsensing numa nova abordagem inovadora.
Solução
Em vez de instalar equipamento de monitorização no túnel após a colocação do revestimento, pensaram os peritos, porque não incorporar os dispositivos no interior do próprio revestimento? Os segmentos de betão instalados pelo TBM são pré-fabricados fora do local, pelo que a incorporação de sensores seria fácil. Para esse fim, o Worldsensing criou uma versão especial do seu registador de dados de cinco canais de arame vibratório, envolto num invólucro robusto de polímero que poderia ser afundado directamente no betão.
Todos os componentes electrónicos dentro da unidade são protegidos com resina isolante, ficando apenas as ligações USB do dispositivo abertas para efeitos de configuração. Os registadores de dados são alimentados por baterias que podem durar até uma década sem necessidade de manutenção e toda a unidade é colocada no betão, dentro de uma caixa de espuma externa, para se sentar nivelada com a superfície do revestimento do túnel.
Benefícios
Os registadores de dados são ligados com segurança a sensores de fio vibratório, tais como extensómetros ou células de pressão, e começam a fornecer informações úteis a partir do momento em que são instalados, ajudando os peritos a avaliar a resistência estrutural de cada segmento de betão, mesmo durante a cura. Durante a construção, o equipamento é instalado como parte do processo de revestimento do túnel e, portanto, não há atrasos nas operações nem riscos para os engenheiros.
Inicialmente, cada registador de dados pode enviar sinais para um portal instalado até 100 m de distância na cabeça do TBM, ou noutro local do túnel, proporcionando uma visão quase instantânea e em tempo real da estabilidade estrutural a partir do momento em que o revestimento é fixado no local. E assim que o TBM estiver a mais de 100 m de um sensor, as interferências caem, e os registadores de dados podem comunicar com portais colocados até 3 km um do outro em linha recta ou 800 m num túnel não linear.
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