Gerenciamento de Detritos de Túnel: Lições Operacionais da Extensão LRT Oeste Eglinton Crosstown

Como as soluções de solidificação personalizadas da MetaFLO estão ajudando empreiteiras de túneis a reduzir os requisitos de transporte, melhorar a sustentabilidade e otimizar o gerenciamento de resíduos de escavação em grandes projetos de infraestrutura.

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A Expansão de Túneis na América do Norte e o Desafio dos Resíduos de Escavação

Os investimentos em infraestrutura subterrânea na América do Norte estão se acelerando. Extensões de transporte, sistemas de condução de esgoto, corredores de serviços públicos e túneis de transporte estão remodelando cidades e sustentando o crescimento econômico a longo prazo.

Enquanto a atenção da indústria tende a focar na seleção de TBMs, taxas de escavação e cronogramas de construção, um desafio paralelo está ganhando crescente importância operacional: o gerenciamento do material escavado (muck) gerado durante a escavação.

Todo projeto de tunelamento produz volumes substanciais de lama e escavação. Dependendo da geologia, das condições do lençol freático e da metodologia de escavação, esse material pode variar de escavação granular relativamente seca a lama muito fluida contendo água, bentonita, espumas de condicionamento e sedimentos de grãos finos. Em ambientes urbanos densos, o gerenciamento eficiente desses materiais tem um impacto direto no custo do projeto, na certeza do cronograma, na conformidade ambiental e no impacto comunitário.

A questão central que a indústria enfrenta não é mais apenas como descartar o material escavado dos túneis. É como transformar os resíduos de escavação em um material gerenciável o mais cedo e eficientemente possível no processo de construção.

Por que o Gerenciamento de Esterco se Tornou uma Prioridade Estratégica

As operações modernas de TBM dependem fortemente de agentes condicionantes, lubrificantes e sistemas de lama para manter a estabilidade da frente de escavação, gerenciar a infiltração de águas subterrâneas e otimizar o desempenho das ferramentas de corte. Lubrificantes de perfuração à base de bentonita, espumas lubrificantes e outros aditivos são usados para manter a pressão sobre a sobrecarga e reduzir o atrito nas cabeças de corte. Embora essenciais no subsolo, esses aditivos complicam significativamente o manuseio na superfície.

Contratantes que operam em ambientes urbanos devem lidar rotineiramente com:

• Fluxos de decomposição com alta umidade e características de drenagem livre limitadas
• Áreas de acomodação restrita e armazenamento temporário
• Aumento dos custos de transporte e logística de frete
• Restrições do local de descarte quanto ao teor de umidade e classificação do material
• Requisitos Rigorosos de Conformidade Ambiental
• Sensibilidade comunitária e regulatória aos volumes de tráfego de caminhões

Em muitos projetos, a complexidade logística da gestão do material escavado rivaliza com a do próprio processo de escavação. Fluxos de trabalho de descarte tradicionais frequentemente envolvem múltiplos estágios de manuseio, estações de transferência, células de armazenamento temporário, frotas de caminhões-tanque a vácuo e tratamento externo, cada etapa introduzindo custos adicionais, risco de cronograma e exposição ambiental.

Limitações dos Métodos de Tratamento Convencionais

A indústria tem historicamente se apoiado em uma série de métodos para melhorar as características de manuseio do material escavado de túneis:

• Desaguamento mecânico por filtros prensa ou centrífugas
• Células de secagem ou lagoas ao ar livre
• Estabilização com cal
• Tratamento à base de cimento
• Emendas de volume como serragem ou agregados reciclados

Cada abordagem acarreta restrições operacionais. Sistemas de desaguamento mecânicos exigem investimento de capital significativo, operadores qualificados e uma pegada considerável no local. Tratamentos à base de cal e cimento aumentam o volume total de material a ser descartado, agravando as demandas de transporte. A secagem ao ar livre é altamente dependente do clima e impraticável em locais urbanos restritos.

Além das limitações operacionais, emendas tradicionais como cal, cimento e serragem podem afetar a acidez, a alcalinidade e a atividade microbiana natural do solo, levantando preocupações sobre a proteção das águas subterrâneas nos locais receptores. As equipes de projeto, portanto, estão avaliando cada vez mais tecnologias alternativas que reduzem a complexidade do manuseio, ao mesmo tempo em que atendem aos requisitos de conformidade ambiental no descarte.

Estudo de Caso: Extensão LRT Eglinton Crosstown West, Toronto

A Extensão Oeste Eglinton Crosstown é um importante projeto de infraestrutura de transporte público que faz parte da expansão da rede de transporte rápido de Toronto. O projeto abrange aproximadamente 9,2 quilômetros de infraestrutura de VLT (Veículo Leve sobre Trilhos). O escopo subterrâneo inclui aproximadamente 6,3 quilômetros de túneis duplos perfurados com um diâmetro escavado de 6,58 metros. Os 500 metros finais da seção subterrânea foram concluídos usando o Método de Escavação Sequencial (SEM), com uma seção adicional de 1,5 quilômetro construída em estrutura elevada. A construção começou em 2021, com os túneis iniciando em abril de 2022.

Na produção máxima, as operações de tunelamento geraram uma média de 2.000 metros cúbicos de detritos de túnel por dia, com uma densidade de 2,1 a 2,2 (aproximadamente 17,3 lbs./galão). Este volume diário substancial exigiu uma estratégia de gerenciamento de resíduos confiável e de alto rendimento, capaz de acompanhar as taxas de escavação.

As condições subterrâneas ao longo do alinhamento consistiram principalmente de depósitos glaciais de areia, silte e argila, caracterizados por resistência baixa a média e alta porcentagem de finos. Próximo à extremidade leste do alinhamento, as TBMs encontraram zonas de folhelho mole e siltito. Essas condições produziram fluxos de material escavado com propriedades de manuseio inerentemente difíceis, criando pressão operacional contínua sobre as atividades de gerenciamento de superfície durante toda a campanha de tunelamento.

 

 

Estratégia de Tratamento: Reagente de Solidificação MF da MetaFLO

Para enfrentar esses desafios, a equipe do projeto implementou um programa de solidificação utilizando o Reagente de Solidificação MF da MetaFLO, afastando-se do gerenciamento convencional de resíduos líquidos em favor de uma abordagem de solidificação quimicamente assistida.

Um aspecto definidor dessa estratégia foi a dosagem específica do reagente para cada projeto. As soluções de solidificação personalizadas da MetaFLO são desenvolvidas para cada projeto com base em uma combinação de fatores específicos do local, incluindo geologia subterrânea, teor de umidade do material escavado e volumes de produção diária. No projeto Eglinton, a formulação foi calibrada para os depósitos glaciais de alta finura e para as demandas de vazão das operações de tunelamento em pico. A dosagem média de reagente para essa geologia foi de aproximadamente 0,20 a 0,25 por cento com 22 por cento de teor de umidade, refletindo a precisão alcançável quando a formulação é impulsionada por dados reais do local em vez de taxas de aplicação genéricas.

As soluções de solidificação personalizadas da MetaFLO são ambientalmente neutras e não afetam a acidez, alcalinidade ou atividade microbiana natural do solo, uma vantagem significativa sobre emendas tradicionais e uma consideração importante para projetos onde o material tratado se destina à reutilização como material de aterro limpo.

O objetivo operacional era simples: transformar uma lama fluida e de difícil manuseio em um material estável e empilhável que atendesse aos critérios de aterro limpo, adequado para carregamento e transporte em caminhões basculantes convencionais, sem a necessidade de etapas de tratamento intermediárias ou frotas de caminhões-tanque a vácuo. Uma vez solidificado, o material tratado poderia ser transportado diretamente para locais de aterro limpo para reutilização benéfica.

Dosagem Adaptativa: Respondendo a Condições de Solo em Mudança

Um aspecto crítico do programa Eglinton foi a colaboração contínua entre a MetaFLO Technologies e a equipe de construção para ajustar a dosagem de reagentes e a metodologia de aplicação à medida que as condições do solo evoluíam ao longo do alinhamento. À medida que as TBMs avançavam através de geologia variável, a formulação e a dosagem do Reagente de Solidificação MF foram ajustadas continuamente para corresponder às características do material escavado sendo produzido.

Essa abordagem adaptativa reflete um princípio fundamental por trás das soluções de solidificação personalizadas da MetaFLO: nem todo lodo é igual. Uma formulação otimizada para argila glacial com alto teor de finos tem um desempenho diferente em um fluxo de rejeito dominado por xisto ou siltito. Ao manter supervisão ativa dos parâmetros de dosagem durante todo o projeto, o programa de tratamento permaneceu eficaz em toda a gama de condições geológicas encontradas no alinhamento Eglinton.

Inovação de Processos: Tratamento de Lodo Dentro do Sistema de Condução

Uma inovação operacional notável no projeto Eglinton foi o ponto em que o Reagente de Solidificação MF foi introduzido. Tradicionalmente, a lama é tratada na superfície após emergir das correias transportadoras e ser descarregada em poços de entulho ou células de contenção, onde escavadeiras misturam os reagentes de tratamento no material escavado. Essa abordagem requer equipamento adicional, área de superfície e tempo de manuseio.

No projeto Eglinton, a MetaFLO trabalhou com a equipe de construção para introduzir o Reagente de Solidificação MF in-situ através do sistema de transporte de material escavado, à medida que este se deslocava da frente de escavação para a superfície. Ao dosar a pasta enquanto ela se movia em direção às células de contenção do material escavado, o processo de solidificação começou imediatamente e durante o transporte, exigindo apenas um reagente de acabamento mínimo na superfície.

O sistema de esteiras cruzadas existente foi então aproveitado como uma série de pontos de agitação naturais: cada transição de mudança de direção na esteira atuou como uma etapa de mistura, acelerando ainda mais a solidificação sem equipamentos dedicados de mistura de superfície. Isso eliminou ou reduziu significativamente a necessidade de escavadeiras em células de superfície, melhorando a eficiência e reduzindo tanto o tempo quanto o custo.

Esta integração do Reagente de Solidificação MF ao processo de transporte de material representa um avanço significativo na eficiência do fluxo de trabalho. Para projetos com área limitada para deposição em superfície, ela comprime a pegada de manuseio e reduz o número de etapas operacionais discretas entre a escavação e o transporte.

 

 

Resultados Operacionais Medidos

O desempenho de qualquer estratégia de gestão de resíduos deve, em última análise, ser avaliado em relação ao seu impacto operacional e financeiro. A Extensão Oeste de Eglinton Crosstown demonstrou melhorias mensuráveis em vários indicadores-chave de desempenho.

Eficiência de Transporte:

Converter a lama em material empilhável que atende aos critérios de aterro limpo permitiu o transporte em caminhões basculantes convencionais em vez de caminhões-tanque a vácuo ou veículos de resíduos líquidos de menor capacidade. Isso reduziu a necessidade de caminhões em aproximadamente 54% em comparação com os métodos tradicionais de transporte de resíduos líquidos, reduzindo diretamente os custos de transporte, o tráfego no local e a exposição da comunidade a veículos de construção.

Emissões de Gases de Efeito Estufa:

A redução no número de viagens de caminhões produziu uma diminuição correspondente nas emissões relacionadas ao transporte. Com base na metodologia do Argonne National Laboratory, o projeto alcançou uma redução estimada de 63% nas emissões de gases de efeito estufa associadas ao transporte de materiais. Esse número reflete a redução das viagens de veículos e não considera os benefícios ambientais adicionais das operações evitadas nas estações de transferência.

Economia do Projeto:

A redução combinada nas exigências de transporte, equipamentos e manuseio gerou economias médias de custo de aproximadamente 33 por cento em comparação com as abordagens tradicionais de gerenciamento de resíduos.

Redução da Pegada de Superfície:

Tratando e consolidando material no local, e iniciando a solidificação dentro do sistema de transporte, minimizando a necessidade de infraestrutura de armazenamento temporário em grande escala. Esta foi uma vantagem operacional crítica, dada o ambiente urbano restrito do projeto Eglinton.

Nota: Os resultados publicados são específicos do projeto e refletem as condições do subsolo, a dosagem de reagentes e a configuração logística do projeto Eglinton. Os resultados em outros projetos variarão dependendo da geologia, taxas de produção e restrições do local.

Sustentabilidade e Considerações ESG

Proprietários de infraestrutura e agências públicas em toda a América do Norte estão dando cada vez mais ênfase ao desempenho de sustentabilidade, metas de redução de carbono e gestão ambiental na entrega de projetos.

À medida que os critérios ESG se tornam mais formalmente integrados aos processos de avaliação de compras e às estruturas de relatórios de projetos, as práticas de gestão de resíduos, historicamente vistas como uma preocupação operacional periférica, estão ganhando destaque no planejamento de projetos. Reduções comprovadas nos volumes de tráfego de caminhões, emissões de transporte, perturbação do local e risco de águas subterrâneas são cada vez mais relevantes para aprovações de projetos, engajamento comunitário e obrigações de relatórios dos proprietários.

A neutralidade ambiental das soluções personalizadas de solidificação da MetaFLO, que não alteram a química do solo ou a atividade microbiana nos locais de recebimento, fortalece o argumento para que o material tratado se qualifique para reutilização como material limpo de aterro, apoiando os objetivos de gestão circular de materiais em projetos de infraestrutura.

Para empreiteiras de túneis, a capacidade de quantificar e comunicar melhorias no desempenho ambiental na gestão de resíduos representa um diferencial competitivo emergente, particularmente em projetos de infraestrutura financiados publicamente.

 

 

Implicações para Projetos Futuros de Túneis

A indústria de túneis está em um ponto de inflexão na forma como aborda os resíduos de escavação. O que historicamente era tratado como um problema de descarte residual está sendo cada vez mais reconhecido como um processo operacional que pode ser projetado, otimizado e integrado aos fluxos de trabalho de construção.

A experiência na Eglinton Crosstown West demonstra que o caminho mais eficaz não é remover o resíduo de forma mais eficiente do local, mas sim modificar suas propriedades materiais antes que ele saia dos limites do projeto. Essa abordagem reduz a complexidade logística, limita a exposição à volatilidade dos custos de transporte, diminui a pegada ambiental do projeto e melhora a previsibilidade das operações de superfície.

A natureza específica de cada projeto das soluções de solidificação customizadas da MetaFLO é fundamental para este resultado. Como as formulações são desenvolvidas para corresponder à geologia real, às características de umidade e ao perfil de produção de cada projeto, e são ativamente ajustadas à medida que as condições do solo mudam, o desempenho é projetado desde o início em vez de ser corrigido reativamente.

À medida que o pipeline de infraestrutura da América do Norte continua a crescer, com grandes programas de trânsito, água e túneis de utilidades planejados ou em andamento em cidades no Canadá e nos Estados Unidos, a capacidade de gerenciar resíduos de escavação de forma eficiente se tornará um determinante cada vez mais importante da competitividade e do desempenho de entrega do projeto.

Conclusão

O gerenciamento de detritos de túneis evoluiu de uma atividade secundária de construção para um componente central do planejamento do projeto, controle de custos e desempenho ambiental. A Eglinton Crosstown West LRT Extension demonstra que o Reagente de Solidificação MF, formulado e continuamente adaptado às condições subterrâneas do projeto e às demandas de produção, pode oferecer reduções mensuráveis nos requisitos de transporte, emissões de gases de efeito estufa e custo geral do projeto, ao mesmo tempo em que apoia objetivos de sustentabilidade mais amplos.

Para empreiteiros e proprietários que enfrentam as realidades operacionais da tunelagem urbana moderna, a capacidade de transformar o resíduo de escavação em um material gerenciável e reutilizável acima do solo, usando as soluções de solidificação personalizadas da MetaFLO, calibradas para as condições específicas de cada projeto, representa um dos avanços mais impactantes que ocorrem no nível superficial das operações de tunelagem.