Progeo/MRS

Consolidação com resinas especiais para estabilização de piso em túnel ferroviário

O Túnel 14, da Estrada de Ferro Central do Brasil (Ferrovia EF-040/RJ), no município de Mendes (RJ), sofria com recalques diferenciais que eram tratados com o processo de reposição de lastro. Porém, em 2015, ocorreu uma perda considerável de lastro em um determinado ponto, colocando em risco à operação ferroviária.

Na inspeção realizada observou-se que abaixo do lastro na laje de concreto haviam várias trincas e uma rachadura, onde foi identificado a perda de material fino, formando um vazio.

Diante do problema, a equipe de engenharia de infraestrutura da MRS Logística buscou desenvolver uma solução com a premissa de impactar o menos possível na operação ferroviária. Sendo assim, decidiram desenvolver o projeto com a utilização da resina de silicato da Webac, que possui uma cura rápida, obtendo alta resistência nas primeiras horas.

Com a consultoria de Bruno Rossi da BR Seal, foi desenvolvido o projeto de intervenção pela GEOPHI Engenharia, que consistia primeiramente no isolamento da área afetada, tendo a rachadura em seu ponto central, e o preenchimento desta área (isolada) de ~100 m² com a resina de silicato estrutural. Para o isolamento da área, foi planejado a utilização da resina de silicato expansiva, objetivando reter o produto estrutural somente na área afetada.

O projeto da injeção de consolidação com resinas especiais de silicatos estruturais e expansivos para estabilização de túnel ferroviário foi executado pela Progeo Engenharia, que juntamente com os especialistas da MRS e consultoria da BR Seal, definiram a metodologia executiva, o que incluiu planejamento da malha de furos, processo de mobilização e desmobilização de equipamento, retirada do lastro, perfuração da laje, tamanho e instalação da haste e bico de injeção, recolocação do lastro e liberação do movimento ferroviário.

O grande desafio foi rexecutar esta malha em um túnel lastreado, tendo em média 70 cm de altura em brita sobre a laje a ser tratada, em uma linha ferroviária ativa, que não podia ser desmontada, já que as operações ferroviárias tinham que continuar após as intervenções diárias. A execução se desenvolvia dentro de intervalos operacionais da ferrovia, com cerca de quatro horas de duração, sendo destas, uma hora dedicada à mobilização e desmobilização dos equipamentos no túnel.

As injeções foram realizadas com o auxílio de uma haste de 1,20 m de altura, que era instalada na laje perfurada e subia através do lastro de 70 cm de altura.

Os bicos de injeção eram instalados na ponta das hastes de forma alternada, deixando sempre algumas hastes sem bico, para que fosse possível verificar a comunicação entre os pontos quando o produto ou a água, purgava em um deles.

As injeções foram realizadas dos bicos externos para os internos, parando sempre que a pressão no equipamento indicasse, que não estava ocorrendo mais bombeamento, ou quando era perceptível o escape do produto - quando purgava pelo lastro, vindo das trincas, ou em outra haste de injeção.

Foi realizado o controle e o mapa de injeção, atualizado diariamente, com as informações de local (furo) de injeção e quantidade em Kg de produto injetado.

Foram estimados num primeiro momento 5 cm de altura do vazio. No entanto trabalhou-se com um volume para preencher 2 cm de altura de vazio em 100 m², devido às incertezas e a dificuldade de reutilização do produto em caso de uma sobra muito considerável. Finalizou-se as injeções da área tratada consumindo o equivalente a uma altura de 3,35 cm de vazio.

Os trabalhos foram realizados sem a interrupção total da operação ferroviária, como planejado e a injeção de silicato estrutural solucionou o problema de recalque e perda de lastro com eficácia.

Pode-se afirmar que, com os controles realizados, as constantes aferições do nivelamento no local, desde as intervenções realizadas, que a utilização da resina de silicato foi eficaz na resolução do problema de recalque no Túnel 14.

Autores: Luiz Antonio Naresi Júnior, assessor de diretoria da Progeo Engenharia; Marcelo de Araújo Tozzo, especialista de infraestrutura sênior e na área de execução de obras da MRS Logística, e Tiago Reis Ferraz de Barros, especialista de infraestrutura sênior na área de engenharia de Infraestrutura – os dois da MRS Logística.

APRESENTAÇÃO

Fissuras com água, óleo, são difíceis de tratar, com aplicação de resinas a base de epóxi estrutural especial Webac 4170, único que funciona com fissura saturada e contaminada, ótima especificação, o produto de a melhor viscosidade muito baixa. A resina acompanhou todo nosso plano de injeção, sem grandes perdas e eficiência acima dos 90 %."

Caso de Obra: Desafio aceito em substituir a injeção convencional de calda de cimento executada através de tubos de PVC dotados de válvula manchete pela injeção de resinas estruturais a base silicato estrutura e expansivo para tratamento de estabilização de base de túnel ferroviário promovendo não somente a consolidação como preenchimento dos vazios e tratamento das trincas, para evitar o recalque tradicional da linha férrea evitando o descarrilamento do trem e melhorando a condição de segurança ferroviária do túnel.

O benefício da escolha, e grande vantagem em relação a calda de cimento foi o de melhorar a resistência final a compressão do local tratado em curto espaço de tempo, o que não ocorreria com a calda de cimento que iria demorar cerca de 28 dias para atingir a sua resistência final de cerca de 25 Mpa.

O que são resinas ?

É um bicomposto feito a base de silicatos.

As resinas originalmente foram desenvolvidas para aplicação em chumbadores para apoio nas escavações das mineração, para enrijecer determinados segmentos de escavação não tão coerentes e são através do reforço da tecnologia do grampeamento de rochas, foram desenvolvidos devido a dificuldade de aplicação da calda de cimento nos furos das paredes as veses sub-horizontais e do chumbadores de teto, onde após a perfuração existia muita dificuldade na injeção da calda de cimento que muito mais viscosa e com poder de entrar em pega muito mais lento impediam de se promover a rápida segurança das escavações com a aplicação destes chumbadores.

A resina bicomponente de alta resistência usada para ancoragem de tirantes e chumbadores em concreto e rochas.

Aplicação da resina no furo

Foi usada pela primeira vez na Rodovia dos Imigrantes em 1972 , na ancoragem sistemática nos túneis e escavações . Desde então tem sido usada na ancoragem de tirantes e chumbadores em túneis, inclusive sujeitos a efeitos sísmicos provenientes de detonação no Brasil e no exterior. Esteve presente em todas as grandes obras de escavação em rocha tais como Ferrovia do Aço, UHE Itaipú, UHE Xingó, UHE Serra da Mesa, UHE Corumbá I , Paulo Afonso, Miranda , Guilman Amorin, Itapebi, Irapé, Itá, Rodovia Airton Sena, entre muitas outras, sempre com total sucesso.

Tipos de bastões de resina e chumbadores e acessórios

de fixação (Placa de apoio, anel de grau e porca)

Também mereceu uma menção especial da FORD MOTORS COMPANY pela ancoragem do alto forno da fundição de motores da fábrica de Taubaté, SP, sujeita a alta temperatura, carga intermitente e choques de instalação.

Mais recentemente foi utilizada em larga escala na ancoragem dos Túneis da Nova Pista da Rodovia dos Imigrantes (Ecovias), no Rodoanel de São Paulo (túnel rodoviário de maior secão da América do Sul) e no Metrô de São Paulo (Linha 4), na recuperação estrutural do Túnel T-20 - MRS pela Progeo. No exterior tem sido usada pela Construtora Norberto Odebrecht no Equador, República Dominicana, Peru e Angola, entre outros projetos.

As mineradoras desenvolveram então formas mais eficientes de aplicação dos chumbadores em bisnagas contendo resina expansiva e outra bisnaga contendo o reagente que a medida os maciços rochosos eram escavados e devido a sua característica de rápida cura, os cartuchos eram introduzidos A e B no furo e a própria barra de aço a medida que era introduzida de maneira rotativa rasgava as bisnagas fazendo a reação química imediata impedindo o retorno da resina e ao mesmo tempo com a sua condição expansiva permitir uma melhor aderência do chumbador nas paredes do furo melhorando a capacidade de atrito lateral entre a barra e o furo fazendo com que o chumbador resistisse a uma carga de tração muito maior caso o maciço de alteração de rocha resolve-se ficar instável e desmoronar criando uma estabilidade permitindo que a escavação da mina prosseguisse de forma segura principalmente evitando acidentes de trabalho com a equipe de mineradores, contribuindo para a segurança das obras subterrâneas.

Na vistoria observou-se que abaixo do lastro ferroviário existi uma laje de concreto , onde foi identificado a perda de material granular formando um vazio, após a inspeção, notou-se a presença de uma rachadura continua e com a passagem constante dos trens a vibração feita pela passagem da composição ferroviária, direcionava as britas para o interior da rachadura.

INSPEÇÃO DE CAMPO DE ROTINA :

A empresa ferroviária como é de costume faz inspeções de rotina por toda a malha ferroviária, identificou um buraco abaixo da grade ferroviária, acionando a equipe especializada da infra estrutura que tomou a ação de pesquisar e identificar o problema para a escolha da melhor solução técnica para preenchimento da falha recompondo o lastro e restabelecendo a condição de fundação e suporte da via ferroviária naquele trecho.

Local com perda de lastro

ESTUDO DAS POSSIBILIDADES E SOLUÇÕES :

A rachadura foi identificada e cadastrada topograficamente

Vista da rachadura da na laje de concreto do invert do túnel identificada

Também se notou uma grande presença de água, que dificultava a utilização de um produto com a utilização de injeção tradicional a base de calda de cimento injetada devido a demora de se atingir a resistência a compressão característica a 28 dias.

Metodologia escolhida para o tratamento

Foi escolhido o sistema de injeção de resina de silicato pois os intervalos para se trabalhar seriam de até 03 horas (apenas) e a resina escolhida reage com cerca de 80% da resistência final em 40 segundos.

Planejamento de obras feito pela Progeo:

De posse do prjeto basico com o cadastro da rachadura vamos definir a metodologia executiva, inicialmente fazendo o fechamento do perímetro do local a ser tratado, com perfuração e aplicação da resina de silicato expansiva justamente para criar um perímetro de bloqueio e facilitar o tratamento central que apos feita a parede de bloqueio iremos injetar na parte central.

Projeto básico de tratamento

Na cor verde o tratamento com a resina expansiva para a finalidade de controle de qualidade e apurar a melhor forma de preenchimento da resina estrutural

A resina expansiva que for aplicada mo entorno do perímetro de tratamento ira fazer uma barreira que além de preencher ira facilitar para que a resina estrutural não procure uma fuga para outros locais que não a área de tratamento planejada e projetada a fim de garantia da melhor eficiente e com o menor custo benefício, pois delimitando as áreas as chances de controle através dos bicos purgadores de retorno que são deixados no entorno e muito mais versátil o acompanhamento técnico e de qualidade.

Teste dos equipamentos de injeção:

Antes dos equipamentos entrarem em atividade são feitos testes e treinamentos externos ao local da obra para adquirir a segurança, e fazer check list da operação.

Verificação em campo para verificar se o planejado foi executado adequadamente ou seria necessários alguns ajustes com o fornecedor do produto Bruno - BR seal

Perfuração da lage de fundo para a Instalação do tubos e bicos de injeção

Perímetro do tratamento de injeção com os bicos de injeção instalados

Detalhe de tubo e bico instalado

Equipamento de injeção bicomponente pneumático

Injeção do material de injeção

Injeção do material

Material reagido retornando

Material estrutural reagido

Verificação de nivelamento

Resina de injeção de silicato estrutural Webac Silcompact

RESPEITO A SEGURANÇA DO TRABALHO E AO MEIO AMBIENTE