Maravilhas da engenharia: Uma ponte, quatro métodos de demolição

A Ponte Champlain, com 3,5 km de extensão, em Montreal, Canadá, era composta por quatro seções estruturais distintas, uma das quais era a Via Marítima do Rio São Lourenço. (FOTO: Delsan-AIM)

Conectando a Ilha de Montreal ao continente canadense, a Ponte Champlain tinha 3,5 km de extensão e era composta por um total de 50 vãos.

Com 30 desses vãos localizados sobre o Rio São Lourenço – um ambiente protegido para a vida selvagem e uma fonte de água potável para milhões de pessoas, o desmantelamento da Ponte Champlain da década de 1950 foi um desafio de engenharia como nenhum outro.

Exigindo quatro metodologias distintas de demolição — cada uma uma maravilha por si só, e quase 40 meses para ser concluída — "foi um dos maiores desafios profissionais que já enfrentei", diz Simon Hébert, Gerente de Obras Civis e Diretor de Projetos da Delsan-AIM.

Simon Hébert, Gerente de Obras Civis e Diretor de Projetos da Delsan-AIM. (Foto: Delsan-AIM)

Planejamento para demolição

Após a inauguração de uma ponte substituta em 2019, Jacques Cartier e Champlain Bridges Incorporated (JCCBI) contrataram a joint venture Nouvel Horizon Saint-Laurent (NHSL) — da qual a Delsan-AIM Environmental Services era a principal parceira — para realizar o planejamento, a engenharia e a desconstrução da Ponte Champlain original.

“O planejamento sozinho foi responsável por um quarto de todo o tempo do projeto”, diz Simon, e o meio ambiente foi essencial para todos os aspectos da remoção da ponte.

Desde o início, o JCCBI determinou padrões que iam muito além daqueles necessários para atingir uma classificação Net Zero. A prioridade número um era garantir que nenhum dano fosse causado ao ecossistema do Rio St. Lawrence, tanto durante quanto depois das obras.

Isso significava que usar explosivos não era uma opção e que a Delsan-AIM também tinha que garantir que nenhum detrito caísse no rio.

Levando em consideração a estrutura construída e as condições deterioradas da ponte, que desde a década de 1990 passou por obras de reforço substanciais, Simon e sua equipe desenvolveram um plano de demolição para cada parte estrutural distinta da ponte, dividindo as obras do projeto em quatro seções.

As máquinas foram equipadas com acessórios de martelo e pulverizador para as obras. (FOTO: Delsan-AIM)

Desmontagem mecânica

Começando na Ilha de Montreal, na extremidade oeste da ponte, a seção um media aproximadamente 400 m de comprimento. Ela compreendia vigas I de concreto protendido e pilares de concreto que suportavam um deck de concreto pós-tensionado pavimentado com asfalto.

Devido a esta parte do rio ser muito rasa para acomodar quaisquer embarcações, a seção um deveria ser removida usando métodos tradicionais. Mas, a Delsan-AIM primeiro teve que construir um píer temporário de 0,5 km de comprimento que se estendia até o Rio St. Lawrence, para acomodar o equipamento necessário para as obras.

“No entanto, ao construir o cais, estaríamos restringindo o fluxo de água, alterando toda a hidrologia do rio”, diz Simon.

“O problema com isso era que criaria uma área de 'água morta' perto de alguns habitats importantes para peixes.”

Para evitar danos aos habitats, a Delsan-AIM trabalhou com biólogos da vida marinha e universidades para resolver o problema.

“Tivemos que fazer muita pesquisa primeiro para ter certeza de que não estávamos impactando os peixes ou os outros animais naquele microcosmo.

“No final, construímos o cais com dois corredores de migração e instalamos dez câmeras e sensores subaquáticos para contar o número de peixes, monitorar sua direção de viagem e medir seu tamanho.”

Embora projetar e instalar o píer tenha sido o maior desafio para esta parte da demolição, Simon diz: “Todos ficaram realmente impressionados. Pela primeira vez na história do rio, a universidade e o público puderam ter dados reais sobre as espécies de peixes que vivem no Rio St. Lawrence.”

Demolição marinha

O segundo feito de engenharia que a Delsan-AIM teve que realizar foi a remoção de 30 vãos de ponte, com um comprimento total de 1,6 km, que estavam situados sobre o Rio São Lourenço.

Talvez a parte tecnicamente mais difícil de todo o projeto, do ponto de vista da engenharia, a remoção da seção central da Ponte Champlain foi realizada usando uma metodologia de "elevação e deslocamento".

O processo de remoção viu cada vão de 53,7 m cortado da ponte e seus pilares, antes de ser baixado pelo sistema de elevação na barcaça catamarã. (FOTO: Delsan-AIM)

Cada um dos 30 vãos dentro do rio media 53,7 m de comprimento com uma largura de 24,1 m. Eles consistiam em treliças de aço em pilares de concreto armado, que variavam em altura de 10 a 28 m, dependendo da profundidade do rio - que por si só variava de 8 m a apenas 1,5 m de profundidade.

O tabuleiro de cada vão era de uma construção pavimentada de concreto protendido, incorporando sete vigas pré-moldadas de concreto protendido que eram amarradas lateralmente usando diafragmas transversais de concreto protendido levemente armado.

A Delsan-AIM projetou e construiu a remoção de cada vão de 2.000 t em sua totalidade, por meio de uma única operação de içamento que envolveu o uso de quatro rebocadores, quatro barcaças de apoio e uma barcaça catamarã de 2.900 m² e capacidade para 7.000 t, com seis torres de içamento com capacidade para 800 t montadas nela.

As torres de elevação foram unidas por três vigas de caixa de aço. Uma plataforma de aço foi então erguida sobre as vigas para fornecer ponte para as torres, uma estrutura de suporte para o vão a ser levantado e uma área de trabalho para demolição e manuseio de materiais uma vez que cada vão foi abaixado.

De acordo com a Delsan-AIM, todo o conjunto de suporte e os vãos pesavam um total de 4.800 t.

Simon diz: “Na primavera de 2021, começamos a montar e mobilizar todos os sistemas da barcaça.

“Na verdade, foi um grande desafio. A maioria dos equipamentos que precisávamos estava localizada em outras partes do mundo e, por causa da pandemia da Covid-19, trazê-los para o Canadá acabou sendo um processo muito lento.”

Simon acrescenta: “Houve muitos atrasos na aquisição, montagem e mobilização.

“No final, começamos a remover os vãos dois meses e meio depois do que esperávamos.”

O processo de remoção viu cada vão de 53,7 m cortado da ponte e seus pilares, antes de ser baixado pelo sistema de elevação até a barcaça catamarã.

“A operação de içamento de cada vão levou três dias para ser concluída. Depois disso, a seção foi desmontada na barcaça - foram mais três dias, com o concreto evacuado para uma barcaça secundária.

“Depois que um vão era demolido, os materiais restantes eram transferidos para as barcaças de apoio e transportados para um cais temporário.

“Então, a cada seis ou sete dias, dependendo do clima, um vão desaparecia da ponte.”

Cada vão da ponte de 53,7 m pesava cerca de 2.000 t. (FOTO: Delsan-AIM)

Enquanto a barcaça catamarã se movia para o próximo vão, duas outras estações de barcaças se movimentavam para demolir os restos dos pilares de concreto nos quais o vão removido estava situado.

“Para remover os pilares, alguns dos quais tinham 20 m de altura, usamos nossas escavadeiras de alto alcance, que estavam em uma placa de barcaça”, explica Simon.

“Então, mobilizamos uma segunda barcaça para construir uma ensecadeira ao redor das fundações e removemos o restante dos pilares de concreto da água.

“Mas não drenamos a água”, ele acrescenta. “Em vez disso, trabalhamos debaixo d’água com um sistema de GPS com o operador da máquina trabalhando em uma tela de computador.”

Depois de remover todo o material do píer, o empreiteiro instalou pedras adicionais para recriar o leito do rio.

Elevação e Deslocamento

A terceira maravilha da engenharia do projeto ocorreu quando a Delsan-AIM foi encarregada de remover o vão da ponte em balanço de 2.500 t sobre o Canal do Rio São Lourenço.

“O St. Lawrence Seaway é um canal de navegação internacional. A principal dificuldade era que ele não podia ser fechado para embarcações, exceto por um período de manutenção de três dias durante a temporada de Natal, durante o qual o canal seria drenado de água para inspeção”, explica Simon.

“Instalamos seis macacos de cabo com quase 300 cabos de aço e, na verdade, baixamos a seção inteira em uma barcaça. Levou 18 horas para baixar o vão de 33 m na barcaça e, como o canal marítimo teve que abrir novamente, e como era o meio do inverno e não havia acesso, tivemos que empurrá-lo o mais longe que podíamos rio acima, onde poderíamos deixá-lo durante todo o inverno.”

Queda controlada

O desafio final deste imenso projeto foi a remoção da seção leste da ponte, de 528 m de extensão.

Embora meios mecânicos tenham sido usados para derrubar os quatro vãos da seção, a tarefa foi complicada pela presença de uma rodovia de oito faixas passando diretamente abaixo dela e pelo prazo estrito de 50 horas para concluir as obras.

A ASI Engineering realizou modelagem e análise 3D para a demolição da seção final da ponte. (FOTO: Delsan-AIM)

Para garantir que os vãos fossem desmontados com segurança e sem demora, a ASI Engineering forneceu modelagem digital das obras planejadas, que removeriam primeiro as duas primeiras vigas de cada lado do vão, seguidas por uma queda controlada da viga restante em uma única operação usando tesouras hidráulicas montadas em escavadeiras.

Uma frota de 20 escavadeiras, três máquinas de alto alcance, seis caminhões basculantes de 40 t, três carregadeiras de rodas e uma escavadeira derrubaram a seção final dentro do cronograma em outubro de 2022.

Com a última seção da Ponte Champlain finalmente demolida, Simon diz: “Passamos os seis meses seguintes removendo todas as obras temporárias, incluindo o cais, e então reinstalamos todo o terreno para que parecesse que uma ponte nunca tinha existido ali.”

Para uma visão ainda maior do projeto da Ponte Champlain, aguarde nossa entrevista estendida com Simon, que será lançada em breve .