A construção de túneis e escavações subterrâneas em ambientes urbanos está entre as atividades mais desafiadoras da engenharia moderna. À medida que as cidades se tornam mais densas e a demanda por infraestrutura cresce, aumenta também a necessidade de controlar os impactos gerados pelas escavações sobre edificações, sistemas viários e redes de utilidades existentes.

Historicamente, a gestão desses riscos baseou-se em previsões teóricas, instrumentação geotécnica e acompanhamento especializado das equipes de obra. Embora essa abordagem tenha permitido avanços importantes na segurança das construções subterrâneas, ela continua fortemente dependente de análises reativas, nas quais os desvios são identificados somente após sua ocorrência. O avanço da digitalização, da Internet das Coisas (IoT) e da Inteligência Artificial (IA) abre uma nova oportunidade para transformar esse paradigma. Surge, assim, o conceito de Análise Avançada de Dados aplicada à Gestão Preditiva de Riscos Geológicos, no qual os dados deixam de servir apenas para registrar o passado e passam a antecipar o comportamento futuro do terreno.

Foi com esse objetivo que a geprode desenvolveu o geoRISCO, uma metodologia de trabalho aplicada em uma plataforma digital que integra monitoramento geotécnico, vulnerabilidade de edificações e infraestruturas na área de influência, avanço de escavação, geologia e IA para apoiar a tomada de decisões durante todas as fases da construção subterrânea.

Essa abordagem representa a transição de um modelo baseado em Monitoramento → Detecção → Reação para um modelo baseado em Dados → Predição → Mitigação → Prevenção (fig. 1.)

Fig. 1. Mudança de paradigma

E como princípio fundamental da solução:“Analisamos o presente em tempo real, comparamos com inúmeros eventos semelhantes do passado e, com base neles, antecipamos o futuro”.


 

O Desafio da Antecipação de Riscos

Todo projeto subterrâneo urbano convive com uma mesma pergunta antes que os danos ocorram: Quais estruturas poderão ser afetadas?

Essa análise depende da compreensão simultânea do comportamento do terreno, da evolução da escavação e da vulnerabilidade das edificações existentes. Tradicionalmente, essas análises são realizadas de forma independente e isoladas entre eles. Os recalques previstos são obtidos por modelos teóricos ou observacionais, enquanto a vulnerabilidade das edificações é avaliada por meio de classificações estimativas. O problema é que ambos os processos carregam incertezas significativas.

O geoRISCO propõe uma abordagem integrada baseada em modelos proprietários preditivos de IA permitindo uma visão dinâmica do risco ao longo da obra.

O geoRISCO foi concebido com uma arquitetura modular. Cada módulo aborda um fator crítico para a gestão de riscos em túneis urbanos, combinando dados de múltiplas origens e modelos analíticos avançados para gerar uma avaliação abrangente e dinâmica das condições da obra.

Módulo 1 – Previsão da Reação da Frente de Escavação

O primeiro módulo do geoRISCO foi desenvolvido para antecipar a resposta geotécnica associada ao avanço da frente de escavação. A plataforma integra: Instrumentação geotécnica; Dados de avanço da escavação; Histórico das leituras de monitoramento; Informações geológicas e Condições operacionais da obra.

Todos os dados são armazenados em uma base georreferenciada única e sincronizados em função do tempo e da distância em relação à frente de escavação, permitindo a construção de modelos capazes de identificar padrões de comportamento que normalmente passariam despercebidos em análises convencionais. O diferencial da solução reside na utilização de um modelo híbrido de Inteligência Artificial que combina análise de similaridade espacial e redes neurais recorrentes do tipo LSTM (Long Short-Term Memory). O sistema identifica automaticamente os instrumentos que apresentam comportamento mais semelhante ao ponto monitorado. Em seguida, uma rede neural utiliza tanto os dados históricos do instrumento analisado quanto as informações dos instrumentos similares para prever a evolução futura dos deslocamentos.

O resultado é uma previsão contínua dos recalques esperados para os próximos avanços da frente de escavação, atualizado a cada 30 minutos, permitindo que a equipe de engenharia atue preventivamente antes que limites críticos sejam atingidos (fig. 2).

Fig. 2. Fundamento técnico

Módulo 2 – Vulnerabilidade Digital das Edificações

A segunda dimensão do risco está relacionada não ao terreno, mas às estruturas potencialmente afetadas. Tradicionalmente, as vistorias cautelares produzem grandes volumes de informações que frequentemente permanecem dispersos em relatórios, fotografias e documentos físicos. O geoRISCO transforma esse processo em um sistema digital estruturado.

As inspeções são realizadas de forma digital e georreferenciada, alimentando automaticamente uma base de conhecimento capaz de calcular índices individualizados de vulnerabilidade. A digitalização das vistorias permite comparar a vulnerabilidade real observada em campo com as hipóteses adotadas em projeto, identificando divergências e pontos críticos antes do início das escavações. Além das características construtivas observadas em campo, o sistema incorpora informações geotécnicas e hidrogeológicas, permitindo identificar previamente as edificações mais suscetíveis a danos e revisar cenários de risco ainda nas fases de projeto e planejamento.
 

Quando Dados se Transformam em Inteligência

O maior potencial do geoRISCO surge quando os dois módulos passam a operar de forma integrada. Os recalques previstos pelo modelo de IA são combinados com os índices de vulnerabilidade calculados para cada edificação. Essa integração permite atualizar continuamente o risco esperado ao longo do avanço da obra. Em vez de trabalhar apenas com “fotografias estáticas” da situação atual, a plataforma passa a construir cenários futuros de risco.

Isso significa que a equipe pode identificar previamente: Edificações mais suscetíveis a danos; Regiões críticas do traçado; Necessidade de reforços preventivos; Ajustes operacionais na escavação; Prioridades de monitoramento.

Conceitualmente, o sistema combina: Risco = Perigo (recalques previstos) × Vulnerabilidade (edificação), permitindo atualizar continuamente o nível de risco de cada estrutura à medida que a escavação avança. O conceito aproxima a gestão geotécnica da lógica dos chamados gêmeos digitais (Digital Twins), amplamente utilizados em setores industriais avançados. Dessa forma, o sistema deixa de prever apenas deslocamentos do terreno e passa a estimar seus potenciais impactos na superfície, permitindo a construção de matrizes dinâmicas de dano ao longo da obra.
 

Benefícios da Solução

Entre os principais benefícios obtidos destacam-se:

Antecipação de riscos: identificação precoce de tendências antes do atingimento de limites críticos.

Redução de reclamações: maior rastreabilidade e transparência na gestão dos impactos.

Priorização de inspeções: direcionamento de recursos para áreas de maior criticidade.

Apoio ao Método Observacional: atualização contínua dos cenários de risco durante a escavação.

Otimização do monitoramento: integração de diferentes fontes de dados em uma única plataforma.

Tomada de decisão baseada em dados: suporte técnico para ações preventivas e corretivas.
 

Conclusões

A gestão de riscos geotécnicos em ambientes urbanos exige cada vez mais velocidade, precisão e capacidade de antecipação.

Ao integrar monitoramento geotécnico, avanço de escavação, vulnerabilidade da área de influência, geologia e modelos avançados de IA, o geoRISCO propõe uma nova abordagem para a tomada de decisões em obras subterrâneas.

A plataforma transforma grandes volumes de dados em informações acionáveis, permitindo reduzir incertezas, antecipar cenários críticos e apoiar estratégias preventivas de mitigação.

Mais do que monitorar o que aconteceu, a metodologia busca prever o que poderá acontecer, promovendo a evolução da engenharia observacional para uma engenharia verdadeiramente preditiva.

Essa evolução estabelece as bases para futuros gêmeos digitais geotécnicos capazes de integrar projeto, construção, monitoramento e gestão de riscos em um ambiente único de apoio à decisão.


Autores: 

Roberto Collado, Mónica Calle e David Mendi

Geprode Consultores Ltda.