The complexity of interference between excavations and tunnels in an urban environment - the case of the Quinta dos Candeeiros building in Lisbon

Dissertação de Mestrado em Mecânica dos Solos e Engenharia Geotécnica apresentada à Faculdade de Ciências e Tecnologia Em meio urbano é muito frequente encontrar fortes condicionalismos à realização de escavações uma vez que grande parte do subsolo já se encontra ocupado por outras infraestruturas. A existência destas torna extremamente complexo o faseamento construtivo e as medidas a adotar na realização da escavação, uma vez que geralmente não é permitido que a mesma comprometa as infraestruturas existentes. Nesta tese apresenta-se o caso da escavação do edifício do Lote I da Quinta dos Candeeiros, Moscavide, Lisboa, onde a realização de uma escavação para a construção de duas caves interfere diretamente com o túnel da Linha Vermelha do Metropolitano de Lisboa. Tal interferência obrigou a que em fase de projeto tivessem de ser adotadas medidas construtivas suplementares que passaram pela concessão de um engenhoso mecanismo de distribuição das tensões provenientes do edifício no solo, que evitasse que o túnel fosse afetado pela escavação. Para além do enquadramento na temática realizado através de uma completa revisão bibliográfica, estudou-se, com recurso a análises numéricas e comparações com a instrumentação instalada no próprio túnel e nas estruturas de contenção, até que ponto a solução numérica concebida se ajusta aos resultados da monitorização. A análise numérica foi submetida a uma calibração, resumida em quatro cálculos, com diferentes parâmetros mecânicos e modelos constitutivos, sendo eles Mohr-Coulomb e Hardening Soil. O comportamento do túnel e da escavação esteve em acordo com o que era expetável a partir da revisão bibliográfica. Ocorreu empolamento do fundo da escavação e do túnel, na zona que está nas proximidades da escavação. Além disso, verificou-se que o comportamento do túnel depende de sua posição em relação à escavação, podendo sofrer divergência, convergência e/ou distorção. In urban areas, it is very common to find strong constraints to carrying out excavations since a large part of the underground is already occupied by other infrastructure. The existence of these makes the construction phasing and the measures to be adopted in carrying out the excavation extremely complex, since it is generally not allowed to compromise the existing infrastructure. This thesis presents the case of the excavation of the lot I building at Quinta dos Candeeiros, Moscavide, Lisbon, where the excavation for the construction of two cellars directly interferes with the Red Line tunnel of the Lisbon Subway. This interference forced that, in the design phase, supplementary constructive measures had to be adopted, including the concession of an ingenious mechanism for distributing the tensions from the building on the ground, which would prevent the tunnel from being affected by the excavation. In addition to framing the theme carried out through a complete literature review, this thesis seeks to study in detail, and using numerical analyses, the merit of the solution found, evaluating the extent to which the tunnel can be affected. In addition to the framework on the subject carried out through a complete bibliographic review, it was studied, using numerical analyzes and comparisons with the instrumentation installed in the tunnel itself and in the retaining structures, to what extent the numerical solution conceived fits the results of the monitoring. The numerical analysis was submitted to a calibration, which can be summarized in four steps, with different mechanical parameters and constitutive models, namely Mohr-Coulomb and Hardening Soil. The behavior of the tunnel and excavation was in accordance with what was expected from the literature review. Heave occurred at the bottom of the excavation and at the tunnel, in the area situated close to the excavation. Furthermore, it was found that the behavior of the tunnel depends on its position in relation to the excavation, and may suffer divergence, convergence and/or distortion.