86) Poços Secantes - Paredes Diafragmas e/ou Jet Grouting

OBJETIVO

Poços secantes, apresentando essa tecnologia, suas vantagens, limitações.

Questões

1) Em que situações a tecnologia de poços secantes é indicada? É uma técnica válida para qualquer tipo de solo? Quais são as condicionantes para execução do método?

A tecnologia de poços secantes é indicada para grandes obras e escavações especiais, onde se deseja imprimir um ritmo de escavação mais rápido e seguro. Muito utilizado nas obras de Metro, para execução de Poços de Visita, poços de trabalho, ou até mesmo para descer e montar as grandes tuneladoras, permitindo descer até a cota do túnel para avanço do mesmo de uma estação para outra.

Os poços secantes poderão ser executados por estruturas do tipo Jet-Grouting, cortinas atirantadas descendentes, estacas secantes, ou paredes diafragmas justapostas moldadas in-loco ou pré-moldadas e estruturas mistas com esta técnicas.

Não é uma técnica valida para qualquer tipo de solo. Sempre é necessário fazer uma campanha de sondagem completa para que se possa traçar o perfil geológico-geotécnico para que se tenha conhecimento de onde passará o eixo do túnel, ou será executado o poço secante para que se possa conhecer os diferentes tipo de solos, alterações de rocha e a rocha sã, definindo a correta escolha para contenção e consolidação da escavação no entorno do poço.

1.1) Execução de Poços Secantes com Jet Grouting :

O Jet Grouting geralmente é mais utilizado para as obras dos poços secantes, são estacas sobrepostas espaçadas de tal sorte que formam colunas de solos cimentos sobrepostas ou secantes, garantindo nova resistência ao terreno, aumentando a sua capacidade de estabilidade, aumentando o seu SPT (Standart Penetration Test) original, oferecendo rapidez na execução e sendo de fácil aplicação. A tecnologia permite melhoria e reforço do solo por meio de colunas de solo-cimento executadas através da perfuração do terreno de cima para baixo e quando se chega na cota de fundo promove-se a injeção de calda de cimento com traço de cerca de 600 kg/m3 onde pode ser feito a desagregação do solo com água, ara comprimido e até mesmo a calda de cimento a altas velocidades (da ordem de 800 km/h) e a alta presão cerca de 350 kg/cm2, sem causar grandes impactos no solo vizinho. Aplicáveis a qualquer tipo de solo, sem restrições granulométricas, as colunas de jet grouting podem ser feitas em quaisquer direções, já nas alterações rochosas, rochas, seixos e pedregulhos as colunas de solo cimento podem não abrir.Podem ser atirantados em sua plenitude ou não, depende da modelagem do projeto a da ficha de cravação das colunas.

Conjunto de equipamentos para execução de jet grotuing - Pará/Brasil

A técnica é especialmente indicada para solos fracos, moles e de baixa resistência. No campo geotécnico, é aplicada na melhoria das propriedades dos solos, para contenções, reforços de fundação, contenções de poços de grande diâmetro, e ate mesmo para trabalhar como fundação e reduções de permeabilidade dos solos, pelo processo pode-se inclusive eliminar a surgência de água do lençol freático. Hoje em dia a técnica e utilizada inclusive para bloqueio de plumas de material contaminante, onde e feita no local que se determina o vazamento tóxico uma execução do fundo de laje com Jet-Grouting e das paredes laterais, impedindo o avanço da pluma de contaminação para o lençol freático e o leito de rios e mares. Obras portuárias, barragens, poços de inspeção, shafts e túneis também podem utilizar a tecnologia, que costuma ser relativamente mais cara em relação à técnica de injeção tradicional de cimento como cortinas de injeção executadas com tubo de PVC manchetado ou estacas secantes, tecnologia mais recente no Brasil. Ela costuma ser uma das soluções mais onerosas, pois o seu custo costuma estar atrelado ao maior consumo de materiais como o cimento que é consumido na faixa de 600 kg/m3 de tratamento e ao conjunto de equipamentos envolvidos que é muito grande, Perfuratrizes de grande porte, conjunto de hastes especiais, compressores de alta pressão e equipamentos especiais para controle da velocidade de subida, rotação e injeção das altas pressões, já no EUA e na Europa a técnica é bem mais competitiva por causa dos valores menores imputados aos aglutinantes e aos equipamentos mais modernos que reduzem a mão de obra devido a mecanização e controles computadorizados qua a técnica imprime..

A primeira etapa do jet grouting é fazer o furo, por meio de uma perfuratriz, até a cota final estipulada pelo projeto. Uma vez atingida esta cota, inicia-se o desmonte hidráulico do maciço, de baixo para cima, com jato de calda de cimento, associado a movimentos rotativos e ascendentes na haste. O jateamento da calda acontece por meio de uma motobomba (com tamanho aproximado de um contêiner de 20 pés) que bombeia a calda de cimento a uma pressão de aproximadamente 350kgf/cm², formando colunas cilíndricas com diâmetros que podem ultrapassar 2 m.

A velocidade de subida do bico hidromonitor é controlada por meio de dispositivos eletrônicos acoplados ao equipamento e interligados a um computador que interpreta a fonte de dados reais, emite boletins e relatórios que permitem a ação direta na obra. Em locais pequenos a operação e logistica das grandes máquinas podem ser dificultados, Nestes casos, o tratamento de consolidação com solo-cimento injetado poderá ser feito através da técnica de tubos de PVC manchetados com injeção de calda de cimento que pode ser mais vantajoso, ou até mesmo quando houver necessidade de correção localizada quando durante a escavação for detectado que não houve a formação de abertura de alguma coluna de solo cimento executada pela técnica do jet-Grouting.

Antes do jet grouting ser criado pelos japoneses na década de 1970, a única tecnologia disponível para tratamento de maciços instáveis na abóboda de túneis era a enfilagem tubular injetada através de tubos do tipo SCH de aço galvanizado com o uso de válvula manchete onde além de servir de aço de reforço para a abobo da túnel pelo tubo é injetado calda de cimento que trata as fendas e trincas do solo e da rocha alterada, este processo construtivo limitado que trazia pequenos riscos durante a execução, deveria estar acompanhando passo a passa a sua escavação por geólogo ou engenheiro geotécnico e de fundações especializado. Apesar disso, essa técnica, ainda pode ser a tecnologia mais indicada para situações específicas, como o tratamento de um maciço de blocos sem muitos finos e rochas com fendas, fraturas e fissuras, neste tipo de maciço, a desagregação por jato de jet grouting não ocorre, havendo o simples preenchimento da feição geológica com calda de ciemnto.

O jet grouting faz bem a transição entre rocha e solo, sendo indicado, por exemplo, para tratamento do contato entre o maciço rochoso irregular e o aluvião arenoso do leito de um rio sendo uma tecnologia versátil que já foi aplicada em todos os tipos de solos (aluvionares, turfosos, marinhos, sedimentares de leito de rio arenoso com cascalhos e blocos de rocha, solos residuais, saprolitos, rocha alterada, etc.).

O Jet Grouting logo após a sua execuão poderá ser reforçado com barras e tubos de aço cravados, fibras de vidro e perfis metálicos, as colunas de solo-cimento suportam bem os esforços de tração, flexão e cisalhamento, desde que dimensionadas de acordo e armadas, são muito utilizadas, por exemplo, no tratamento de taludes instáveis em obra de escavação de túnel em sua abóboda, o que é conhecido como Jet-Grouting horizontal. A primeira vez em que elas foram usadas no Brasil, com o nome de enfilagens de bulbo contínuo em substituição às enfilagens tradicionais injetadas com tubos SCH 80 com válvulas manchetes foi em 1993, em São Paulo, nos túneis rodoviários Maria Maluf.

O jet grouting com reforço também é usado como elemento de ancoragem passiva (como se fosse um chumbador) ou ativa (com se fosse um tirante), associado a uma laje de colunas de jet grouting compenetrantes, atuando como um "tampão de fundo" no combate à subpressão hidrostática causada pelo lençol frea´tico esxistente no terreno. Jet groutings armados com perfis metálicos de até 80 kgf/m foram usados em obras de rebaixo de calado de portos em operação.

O jet grouting autoperfurante, onde a haste que perfura e injeta fica incorporada (perdida) no solo para funcionar como a própria armadura da coluna, é indicado para maciços terrosos com blocos, matacões, cascalhos, maciços de transição entre solo e rocha com fragmentos de rocha e maciços arenosos e saturados com fluxo intenso de água propenso a carreamentos de partículas é indicado para obras onde a introdução da armadura é dificultada devido a presença de alteração de rocha no solo.

A técnica usa a própria barra ou o tubo (que serão deixados como reforço estrutural da coluna) como haste de perfuração e de injeção de calda nestes processos (perfuração e injeção de calda de cimento) acontecem simultaneamente o que chamamos de Jetting In e não em sequência, como no Jet Grouting convencional. Outro campo de atuação é a do Jet Grouting autoperfurante são os tirantes submersos, que permitem a execução de ancoragens ativas ou passivas sob a água, provisórias ou definitivas, a técnica, também conhecida como "Under Water Anchor" é indicada para obras portuárias marítimas e fluviais que necessitem de reforços de paramentos de cais por conta de deterioração de sua vida útil ou para demandas de rebaixamento de calados devido a expansões das atividades portuárias, porém a técnica ainda não foi utilizada em nenhuma obra brasileira.

1.2) Execução de Poços Secantes com paredes diafragmas :

A parede diafragma consiste em se realizar, no subsolo, um muro vertical de profundidades e espessuras variáveis, constituídos de painéis elementares alternados ou sucessivos, e aptos a absorver cargas axiais, empuxos horizontais e momentos fletores.

A parede poderá ter função estática ou de interceptação hidráulica, podendo ser constituída de concreto simples ou armado, pré-moldada ou de coulis, conforme o escopo a que se destinar.

Metrô SP - Estação Brooklin - São Paulo / SP

Execução de parede diafragma com utilização de hidrofresa.

EXECUÇÃO DE PAREDES DIAFRAGMA COM COM MONITORAMENTO

ELETRÔNICO DA VERTICALIDADE EM TEMPO REAL

Utilizada inicialmente na construção de cut-off de barragens para interceptação de fluxos de infiltração, a parede diafragma passou a ser aplicada em diversas soluções de engenharia:

  • Parede de contenção para escavações de subsolos, inclusive nas proximidades de edifícios existentes;
  • Construção de poços secantes, galerias de metrô e passagens subterrâneas;
  • Execução de reservatórios subterrâneos e shafts (em forma poligonal);
  • Portante com função de fundações profundas;
  • Estruturas de contenção para prevenção de deslizamentos;
  • Isolamento de terrenos contaminados;
  • Proteção de fundações de pilares de pontes;
  • Estruturas portuárias (cais).

Além destas, uma das aplicações mais difundidas tem sido na canalização de rios e córregos, pois tem permitido com segurança, economia, rapidez e sem maior perturbação do tráfego urbano, solucionar o problema de enchentes pelo alargamento do canal, rebaixamento do leito e conseqüente aumento de vazão.

Tipos de Parede diafragma

As paredes diafragma podem ser executadas de três diferentes maneiras, aplicadas em consequência das necessidades de cada projeto:

Metrô SP - Estação Santo Amaro - São Paulo / SP

Parede diafragma plástica.

2) Que vantagens a técnica de poços secantes pode agregar? Há referências de redução do número de escoras e o ganho de velocidade de execução?

A principal vantagem aos poços secantes e a velocidade de execução e preparo do terreno garantindo a blindagem do poço, impedindo inclusive a entrada da água oriunda do lençol freático, bem como garantindo a estabilidade para escavação evitando acidentes do trabalho ou instabilidade geológico-geotécnica durante a escavação, permitindo a escavação de poços de visita de grandes diâmetro num cronograma bem mais curto do que outras técnicas que poderiam ser empregadas.

Uma escavação com Jet-routing, desde que conhecida o perfil geológico geotécnico do local da escavação do poço permite se dimensionar as colunas secantes de tal forma que não seja necessário a utilização de escoramentos provisórios ou definitivos desde que concebidos no modelo matemático e cálculo dos projetos o que facilita os trabalhos.

Execução de poços secantes com Jet Grouting

Execução de Poços Secantes para o Metro de Barcelona

Cientes de que a técnica evolui muito rápido com relação aos tratamentos de solos, existem muitas vantagens associadas ao Jet Grouting quando comparada com as soluções tradicionais bem como alguns inconvenientes.

Quanto às vantagens, deve ser salientada a versatilidade da técnica, uma vez que pode ser aplicada a um vasto conjunto de tipo de solos, não sendo condicionada pela permeabilidade do solo em questão, assim como o rendimento, quando comparando com soluções tradicionais, sem dúvida alguma é a mais segura e aplicada. A técnica de Jet Grouting apresenta uma aplicabilidade muito vasta, uma vez que pode utilizar-se em locais de espaço reduzido, como por exemplo escavações, túneis, poços de visitas, shafts ou cavas, assim como em locais de acessibilidade difícil. As máquinas de Jet podem ser pequenas e não muito pesadas, o que facilita a sua logística e deslocamento.

Outra grande vantagem e que quando utilizado em grandes centros urbanos, o ruído e as vibrações produzidas pela execução do processo são bem menores o que permiti a utilização da técnica sem maior incomodo a vizinhança local.

Em muitas situações o nível do lençol freático não chega a ser um problema que condiciona a utilização da técnica do Jet Grouting, não sendo umcondicionante, pelo contrário é utilizado em muitas situações para baixar a permeabilidade do local de trabalho. No entanto é necessário ter em consideração sempre o domínio e os cálculos exatos para controle das velocidades de percolação da calda através do bico hidromonitor do cimento antes da execução das obras em tipos de solos diferentes.

Relação entre o custo de realizar uma coluna com o diâmetro da coluna (m) de Jet Grouting

Para além das situações mencionadas anteriormente, outra vantagem da técnica é a possibilidade de realizar Jet Grouting até grandes profundidades. No entanto há que referir que o custo aumenta em muito com a profundidade

Na figura acima é possível observar quanto maior o diâmetro da coluna, maior será o custo/ml. O custo/m3 de coluna diminui quanto maior for o diâmetro até um de terminado diâmetro, depois se mantém constante. Quanto maior for o diâmetro, maior rentabilidade tem o processo. O mesmo acontece no custo/m3 de tampão de fundo, quanto maior o diâmetro, pois não é necessário efetuar tantas furações e a rentabilidade do processo aumenta, diminuindo assim o custo.

Quanto ao custo/m2 de cortina a partir de um metro de diâmetro de coluna o custo/m2 aumenta. A partir desse valor de diâmetro começa-se a ter muita área de coluna (cimento) sem qualquer função resistente, isto é, pensando numa cortina de colunas de Jet Grouting em consola, apenas uma extremidade da coluna está a resistir a esforços, a outra não apresenta qualquer função resistente, logo quanto maior o diâmetro mais área de coluna e desperdiçada, aumentando assim o custo/m2

No que diz respeito às desvantagens, devem ser destacadas a reduzida capacidade de tração, assim como o controlo de qualidade de execução da técnica, que deverá ser bastante rigoroso, de forma a obter-se um elemento em Jet Grouting com as características definidas em projeto. O risco de levantamento do terreno, o risco de assentamento do terreno e a agressividade química do terreno são as principais condicionantes da técnica que deverão ser evitados através de um controlo de qualidade rigorosa. Estes cálculos definiram a profundidade e o numero de colunas justapostas secantes ou não.

Para evitar o risco de levantamento do terreno deve-se assegurar a continuidade do regime hidráulico de livre saída do refluxo, devem existir furos de alívio e deve-se dar importância à instrumentação e à observação, sempre quando necessário, pois se em alguns casos não forem feitos furos de alívio, poderá ser notado o afloramento das estruturas vizinhas ou da pavimentação no local.

O risco de levantamento ou macaqueamento do solo, pode ser evitado com uma adequada sequência de execução e através de uma instrumentação e observação.

A agressividade química do terreno é controlada selecionando o tipo e dosagem de cimento adequado, poderá ser utilizado aditivos específicos em alguns casos de obra.

O custo da técnica também poderá ser uma desvantagem. Assim é necessário ter em consideração o custo de Jet Grouting em função do diâmetro das colunas e em profundidade.

3) Quais são as principais etapas de execução dos poços? Quais são as etapas mais críticas de sua execução?

Execução do tratamento no contorno dos poços secantes seja pela técnica de jet grouting, execução de paredes diafragmas ou cortinas atirantadas descendentes para que seja permitido a escavação dos poços. A etapa mais critica e sempre a escavação que deverá ser feito com planejamentos apropriados para escolha da obra a fim de evitar desmoronamentos e acidentes durante a escavação dos poços com objetivo de se atingir a cota final da estrutura enterrada.

A sequência executiva para possibilitar a formação de uma coluna é a seguinte:

  • INSTALAÇÃO DO EQUIPAMENTO:

O equipamento deverá ser posicionado na primeira coluna para início da perfuração, a próxima coluna e saltada para não permitir a comunicação por vaso comunicante estre as colunas próximas, pois caso seja executado a coluna adjacente durante a injeção de calda a lata pressão a outra coluna e afetada fazendo a calda retornar pelo terreno. Deve-se definir um plano de perfuração dependendo da geologia, e do tipo de solo para a execução das colunas.

  • LOCAÇÃO PRÉVIA DO EIXO DAS PERFURAÇÕES:

Promover a locação por coordenadas da topografia do projeto de execução, e comum marcar com um tubo de PVC para ter a qualidade e garantia que a perfuração correrá de acordo com o projeto.

Locação dos locais das perfurações

  • TESTE DOS BICOS INJETORES ANTES DA PERFURAÇÃO:

Os bicos injetores deverão ser testados antes do início da perfuração.

Teste dos bicos injetores

  • PERFURAÇÃO:

Perfuração por destruição do núcleo até a profundidade de projeto (usando a ação de bombas de altíssima pressão 350 kg/cm2). Esta perfuração é feita por um "monitor" acoplado a hastes e provido de bicos injetores.

• Introdução de uma válvula no bico hidro-monitor (esfera de aço) para bloquear a saída de líquido em direção axial desviando-os para bicos laterais. Atualmente usa-se válvula na extremidade da haste que ao iniciar o lançamento da calda de cimento com alta vazão, o fluxo é imediatamente desviado para os bicos injetores.

  • INJEÇÃO:

• Início da fase de injeção da nata de cimento a altíssima pressão através de bicos injetores.

• Levantamento das hastes de perfuração com velocidade de subida e de rotação determinadas previamente.

• Coluna tratada de solo-cimento pronta.

  • SEQUENCIA EXECUTIVA:

A técnica segue intercalando as colunas executados as "P" primárias e intercalando com as "S" secundárias, casos específicos poderão exigir colunas "T" terciárias e até mesmo "Q" quaternárias, sempre mantendo uma distância afim de evitar o efeito de vaso comunicação.

Sequência executiva das colunas

Sequencia executiva da execução das colunas para tratamento do poço secante permitindo a escavação.

As etapas mais críticas em sua execução são:

1) Controle da verticalidade da perfuração;

2) Controle da rotação das hastes de perfuração;

3) Controle da Injeção da calda de cimento nos bicos injetores;

4) Controle da subida e do tempo corretos na perfuração e injeção das colunas de solo cimento;

Controle computadorizado do parâmetros de velocidade de subida,

torque, pressão de injeção, velocidade de rotação, etc

Para Elaboração do Edital:

1) Fazer um check List previo das condições de trabalho e de todo os equipamentos, avaliando se estão adequados para atingir a profundidade indicada no projeto e adequados para entrar nos locais de serviço;

2) Verificar o histórico das obras das empresas especialistas junto a seus clientes;

3) Exigir atestado técnico da empresa e do profissional, registrado no CREA dos serviços realizados;

4) Fazer uma inspeção detalhada nas hastes de perfuração, para verificação do estado de uso, ver se não estão enferrujadas ou entupidas pela calda de cimento, para evitar problemas na execução;

5) Verificar a capacidade de operação da bomba de alta pressão de injeção;

4) Quais são as características do concreto e das telas metálicas para desempenhos ótimos? Como deve ser realizada a impermeabilização?

Para alguns projetos pode-se prever após a execução das estacas secantes a aplicação de telas metálicas aplicadas nas faces das estacas grampeadas com chumbadores e na sequencia aplicação de concreto projetado fck de 25 a 30 Mpa para melhorar a arquitetura e acabamento entre as estacas.

Caso aconteça algum desalinhamento entre as estacas de Jet Grouting, este tratamento adicional, ira conferir total estanqueidade as estacas.

Drenos de paramento vertical tipo geodrenos de fibra poderão ser aplicados atrás da tela metálica para que a água eventual existente do lençol freático seja conduzida para pontos específicos de drenagem de água pluvial que poderá inclusive ser utilizado bombas para esgotamento definitivo.

Em caso de se eliminar qualquer tipo de surgência de água ou infiltração, poderá ser feito tratamento de injeção com tubos de PVC manchetados posicionados perfurados e instalados atrás dos locais de defeito na região do problema, onde não abriu ou formou as colunas de Jet Grouting das estacas secantes para em caso de ocorrência de presença de água, poder ser injetado calda de cimento para tamponamento e tratamento de consolidação, selagem e ate mesmo impermeabilização plena do maciço em pontos localizados.

5) Na sua visão, como essa tecnologia vem evoluindo nos últimos anos no Brasil?

A tecnologia tem evoluindo muito rápido, hoje já existem equipamentos que podem atingir profundidades maiores e colunas de diâmetro maior, e perfuração simultânea de mais de uma coluna o que imprime um ritmo de produção e eficiência muito melhor que nos anos passados, inclusive melhorando as técnicas e controles de injeção.

Já existem perfuratrizes de injeção de cimento com 4 eixos simultâneos e foi utilizada para instalar os muros de bloqueio em condições de altura livre. Os muros de bloqueio com injeção de cimento são ideais também para utilização em condições de pouca altura.

Execução de Jet Grouting com hastesquadruplas

Nos últimos anos, uma técnica que vem crescendo no Brasil em aplicações com a utilização do jet grouting, que permite a melhoria de solos sem escavação prévia. A técnica consiste na injeção de nata de cimento no solo por meio de jatos horizontais ou verticais de alta pressão de injeção de 350 kg/cm2 e velocidade de injeção de cerca de 250 m/s, em função do movimento rotacional que provoca, a calda de cimento desagrega o solo misturando-se a ele para constituir colunas cilíndricas ou painéis de solo-cimento, material que apresenta características mecânicas melhores, além de menor permeabilidade. Tanto o diâmetro quanto a resistência das colunas são funções da característica do terreno e do método de execução.

Disponibilizado por algumas empresas no Brasil, o jet grouting vem sendo indicado para todos os casos em que, pela heterogeneidade dos terrenos ou pelas características de permeabilidade, torna-se difícil a execução dos sistemas tradicionais de injeção e de perfuração.

6) De que forma os serviços de execução de poços secantes devem ser fiscalizados?

Através de engenheiros geotécnicos especialistas em fundação, experientes com comprovação de currículo na área, e exigência de atestados técnicos de serviços similares registrados no CREA pelas empresas executoras.

Elaboração de controles de profundidades de perfurações, aplicação das armações, traço da calda da argamassa, data e dia de execução, controle de profundidades e volumes aplicados das argamassa, controle de qualidade dos materiais empregados, boletins de injeção, boletins de perfuração, anotação de tempo de inicio e final de perfuração, observação de anomalias ocorridas na execução, devidamente registradas em diário de obras junto aos clientes e fiscalização, vistoria previa dos equipamentos, analise plena da segurança do trabalho do processo de execução, elaborando Analise Previa de Risco, Dialogo diário de Segurança, treinamentos específicos para operação dos equipamentos.

7) Por fim, você poderia comentar obras emblemáticas que tenham utilizado poços secantes? Soube, por exemplo, das estações Adolfo Pinheiro e Luz, aqui em São Paulo.

Estação subterrânea composta por cinco poços secantes de grande diâmetro com estrutura em concreto aparente, mezanino em estrutura metálica atirantada e cobertura dos acessos em vidro sobre grelha estrutural metálica para iluminação natural.

Esta estação começou a ser feita através da tecnologia de poços secantes em 2009 ela tem 23,00 m de profundidade e 140,00 m de comprimento.

Estação Adolfo Pinheiro vai atender 14 mil usuários por dia

Estrutura contará com aspectos sustentáveis em 11 mil metros de área construída

A Estação Adolfo Pinheiro faz parte do primeiro lote de expansão da Linha 5-Lilás do Metrô e tem previsão de entrega para o final de 2013. A estação está sendo construída por meio de um método de escavação que utilizou cinco poços sequenciais. No momento está em execução a estrutura da estação que contará com diversos aspectos de sustentabilidade, como entrada de luz e ventilação natural, em 11 mil metros de área construída.

Em um primeiro momento a estação deve atender 14 mil usuários por dia. Quando a Linha 5-Lilás estiver em operação plena, de Capão Redondo à Chácara Klabin, a demanda diária deverá ser de 44 mil usuários por dia.

MÉTODOS CONSTRUTIVOS DE POÇOS SECANTES

1) Execução de paredes diafragmas moldadas e concretadas no local;

2) Escavação e retirada dos materiais dos poços;

3) concretagem das vigas de escoramento entre os poços secantes;

4) Escavação até a cota final;

5) Execução de Tirantes sempre que o projeto solicitar quando a parede diafragma for mista.

6) Execução de sistema de rebaixamento auxiliar para permitir a escavação sem presença de água;

7) Execução de geodreno para drenagem do paramento interno da perfuração até os locais de escoamento de água para serem bombeados para a rede de água pública;

8) Tratamento das juntas e pontos de surgência de água com tela metálica e concreto projetado sempre que for necessário;

Interferências com próprio empreendimento

Preparo do terreno e vista parcial da obra sendo executada

Execução dos poços secantes

Estrutura de apoio para o canteiro de obras

Caso a parede diafragma seja pré-moldada ou a cortina atirantada descendente na escolha da construção do método dos poços secantes seja escolhida, prever um patio de pré-moldados para aplicação na obra durante a execução da obra

Perfil Longitudinal

Perfil Transversal

Conta com dois acessos, ambos com escadas rolantes nos dois sentidos e elevadores para portadores de deficiência.

Possui mezanino com bilheterias e distribuição de passageiros. Plataformas laterais com portas plataforma.

Detalhe dos poços secantes executados

Detalhe do reforço das paredes com tirantes

visão parcial de um poço

Metrô SP – Linha 5 – Lote 5 – Projeto Executivo

Descrição do Projeto

A Linha 5- Lilás do Metrô de São Paulo compreenderá, quando finalizada, uma extensão total de 19,9km e 17 Estações subterrâneas cuja implantação é constituída por duas fases.

Serão integradas as 11 Estações restantes (Adolfo Pinheiro, Alto da Boa Vista, Borba Gato, Brooklin, Campo Belo, Eucaliptos, Moema, AACD-Servidor, Hospital São Paulo, Santa Cruz e Chácara Klabin).

Foto1_Linha5

As integrações com a rede existente ocorrerá nas Linhas 1-Azul, 2-Verde e com a futura 17-Ouro, nas Estações Santa Cruz, Chácara Klabin e Campo Belo, respectivamente.

Aspectos Principais do Projeto

    • Via permanente em túneis duplos e singelos, escavados pelos métodos NATM e TBM;
    • Estações subterrâneas com os seguintes métodos construtivos: VCA, NATM e Poços secantes de grandes diâmetros;
    • Poços de ventilação e saída de emergência (VSE);
    • Pátios de estacionamento e manutenção de trens;
    • Subestação primária;
    • Utilização do método invertido em via de tráfego intenso;

Metrô SP – Linha 4

Descrição do Projeto

A Linha 4- Amarela do Metrô de São Paulo compreenderá, quando finalizada, uma extensão total de 12,8 km e 11 Estações subterrâneas cuja implantação é constituída por duas fases.

A primeira fase remonta à 2004 e colocou em operação seis Estações: Butantã, Pinheiros, Faria Lima, Paulista, República e Luz.

Serão integradas as cinco Estações restantes: Vila Sônia, São Paulo- Morumbi, Fradique Coutinho, Oscar Freire e Higienópolis- Mackenzie. Será ainda concluído o Pátio de Manutenção Vila Sônia nas imediações da Av. Professor Francisco Morato.

As integrações com a rede existente ocorrem nas Linhas 1- Azul, 2- Verde e 3- Vermelha, nas Estações Luz, Paulista e República, respectivamente.

Aspectos Principais do Projeto

    • Estações subterrâneas com diversos métodos construtivos: NATM, VCA e método invertido;
    • Escavação de poços de grande diâmetro e profundidade;
    • Poços de ventilação e saída de emergência (VSE);
    • Túneis em NATM;
    • Utilização do método invertido em via de tráfego intenso.
Poço de Acesso Jardins - Estação Oscar Freire Jardins Access shaft - Oscar Freire Station

Poço de Acesso Jardins - Estação Oscar Freire

Estação Higienópolis- MackenzieHigienópolis-Mackenzie Station

Estação Higienópolis- Mackenzie

Estação Salgueiros

Projeto executivo de poço duplo elíptico de grandes dimensões em NATM e estruturas internas. A solução em poços secantes com uma grande viga de escoramento central em concreto armado permitiu a otimização do projeto original de contenções em estacas sem descaracterizar a arquitetura original. A estação foi implantada no antigo estádio de futebol do Sport Comércio Salgueiros e apresenta um projeto de arquitetura arrojado com grandes vãos e acessos monumentais.

Técnicas para Melhoramento de Solos Moles

Técnicas de consolidação, tratamento ou melhoramento de solos são, muitas vezes, imprescindíveis para viabilizar obras sobre áreas instáveis, pois elevam a capacidade de carga do solo e minimizam os efeitos de recalques absolutos. No passado, a presença de solo mole era suficiente para tornar uma área imprópria para receber uma construção. Contudo, o desenvolvimento tecnológico no campo da geotecnia mudou essa realidade.

Hoje, há várias soluções utilizadas para reforço dos solos que possibilitam o aproveitamento dessas áreas, dispensando a remoção da camada de solo mole (que só compensa economicamente para pequenos volumes). A escolha da estratégia de intervenção mais adequada depende da análise de alguns fatores, como tipo e condições do solo, grau de melhoramento pretendido, nível de tolerância dos recalques, custo previsto e prazo de execução, além de espaço e equipamentos disponíveis para a execução dos serviços. Conheça algumas técnicas abaixo:

Geodrenos:

A consolidação dos solos moles por meio de geodrenos ou drenos fibroquímicos e pré-carga temporária é uma das técnicas utilizadas para melhoramento de solos moles, especialmente em terrenos argilosos moles e pouco permeáveis. O processo consiste na implantação de fitas drenantes no terreno e na aplicação de cargas (aterros) que posteriormente precisam ser removidas. No entanto a consolidação do solo mole pode chegar a anos, e embora essa técnica tenha a vantagem de ser econômica, implica prazos extensos de execução.

Ilustração: Sergio Colotto

Colunas de brita vibrocompactadas:

Essa técnica propiciou que os aterros ou obras de infraestrutura sobre solos moles pudessem ocorrer em prazos mais curtos e sem a utilização de elementos de pré-cargas temporárias como nas situações de geodrenos. O material granular pode ou não estar envolto em geossintético, dependendo das características da argila mole.

Ilustração: Sergio Colotto

Injeção de compactação:

Consiste em injetar calda de cimento em fases seguidas e sucessivas, formando bulbos que adensam horizontalmente o solo, conduzindo a água aos drenos verticais.

Ilustração: Sergio Colotto

Deep Soil Mixing (DSM) e o Cutter Soil Mixing (CSM):

A primeira técnica consiste no tratamento de solos moles por meio da mistura com agentes químicos estabilizantes, podendo-se utilizar cal e/ou cimento, formando coluna de material melhorado. Semelhante ao DSM, o CSM forma, em vez de colunas, painéis de material melhorado e pode suportar cargas mais elevadas.

Ilustração: Sergio Colotto

Jet Grouting:

Nos últimos anos, uma técnica que vem crescendo em aplicações no Brasil é o jet grouting, que permite a melhoria de solos sem escavação prévia. A técnica consiste na injeção de nata de cimento no solo por meio de jatos horizontais ou verticais de alta pressão e velocidade (cerca de 250 m/s). De acordo com o engenheiro Luiz Antônio Naresi Júnior, especialista em fundações pesadas e em geotecnia, em função do movimento rotacional que provoca, a calda de cimento desagrega o solo misturando-se a ele para constituir colunas cilíndricas ou painéis de solo-cimento, material que apresenta características mecânicas melhores, além de menor permeabilidade. Tanto o diâmetro quanto a resistência das colunas são funções da característica do terreno e do método de execução.

Disponibilizado por algumas empresas no Brasil, o jet grouting vem sendo indicado para todos os casos em que, pela heterogeneidade dos terrenos ou pelas características de permeabilidade, torna-se difícil a execução dos sistemas tradicionais de injeção e de perfuração.

Ilustração: Sergio Colotto

Fonte: Revista Infraestrutura Urbana e Keller Brasil.

REFORÇO POR INJEÇÃO DE CIMENTO - TÉCNICA DE JET GROUTING É UTILIZADA NA CONSTRUÇÃO DE BARRAGENS, EM CONTENÇÕES LATERAIS DE GRANDES ESCAVAÇÕES, NA ESTABILIZAÇÃO DE TALUDES E ATÉ NA PROTEÇÃO DE FUNDAÇÕES. CONHEÇA O DETALHE DA EXECUÇÃO DA TECNOLOGIA.

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Reforço por injeção de cimento

Técnica de jet grouting é utilizada na construção de barragens, em contenções laterais de grandes escavações, na estabilização de taludes e até na proteção de fundações. Conheça detalhes da tecnologia

Por Juliana Nakamura

Edição 12 - Dezembro/2011

Desenvolvida no Japão nos anos 1970 e empregada em todo o mundo, o jet grouting é uma solução muito utilizada quando se pretende alterar as propriedades mecânicas do subsolo, sobretudo para aumentar sua resistência. A técnica consiste na injeção de nata de cimento no solo através de jatos horizontais ou verticais de alta pressão e velocidade (cerca de 250 m/s) e é realizada sem escavação prévia.

Em função do movimento rotacional que provoca, a calda de cimento desagrega o solo misturando-se a ele para constituir colunas cilíndricas ou painéis de solo-cimento, material que apresenta características mecânicas adequadas, além de menor permeabilidade. Tanto o diâmetro quanto a resistência das colunas são função da característica do terreno e do método de execução.

"Embora seja possível empregar qualquer tipo de agente aglutinante, o jet grouting normalmente utiliza apenas uma mistura de água e cimento. O traço para cada tipo de solo pode variar, conforme a experiência e os ensaios de sondagem", explica o engenheiro Luiz Antônio Naresi Júnior, especialista em fundações pesadas e em geotecnia. "É possível aumentar ou reduzir o valor da água no traço e, inclusive, pode ser utilizada mistura de bentonita caso necessário", acrescenta o também especialista em fundações, Francisco Hilbe Ferreira de Souza.

Colunas executadas com jet grouting têm diâmetro médio de 80 cm a 180 cm, e podem chegar a até 300 cm com jateamentos simultâneos de ar, água e calda de cimento

Para execução do jet grouting, é necessária uma perfuratriz de grande porte, dotada de um sistema de perfuração com broca rotopercussiva com martelo de fundo para atravessar matacão ou interferências. O equipamento deve contar também com um sistema de ar comprimido dotado de pulmão de ar e um compressor

Principais aplicações

O jet grouting pode ser utilizado na maioria dos solos, independentemente de sua origem geológica e restrição granulométrica. "Teoricamente, ele pode ser usado para tratar de solos moles e silte até areia e cascalho", explica Naresi, segundo o qual há inúmeras variações para o uso da tecnologia no campo da engenharia de fundação profunda, hidráulica aplicada e projetos ambientais.

A técnica costuma ser utilizada para:

● Paredes-diafragma estruturais, como contenção de escavações cilíndricas (poços e shafts), retangulares e lineares (trincheiras);

● Canalização de córregos;

● Fundações e reforços de fundações;

● Cortinas de vedação em barragens;

● Septos antipoluentes;

● Estabilização de taludes;

● Ancoragem de tirantes;

● Fundação de calotas e consolidação de emboques e de abóbadas de túneis;

● Incremento da capacidade de carga de solos moles;

● Prevenção de rupturas de fundo em escavações em argilas moles;

● Prevenção de rupturas hidráulicas em escavações em solos arenosos submersos.

Equipamento de jet grouting com jatos duplos

Elaboração de edital

De acordo com o engenheiro Luiz Antônio Naresi Jr., na hora de preparar um edital e selecionar o prestador de serviços, é recomendável atenção a alguns pontos:

● Checar a condição de trabalho dos equipamentos, ou seja, avaliar se estão adequados para atingir a profundidade indicada pelo projeto ou adequados para entrar nos locais de serviço;

● Verificar o histórico de obras das empresas especializadas junto aos tomadores de serviços;

● Exigir atestado técnico, registrado no Crea, de serviços correlatos;

● Fazer uma inspeção detalhada nas hastes de perfuração;

● Verificar a capacidade de operação da bomba de alta pressão.

Processo executivo

O jet grouting é uma evolução de outro processo bastante utilizado, o Chemical Churning Pile (CCP), que consiste, fundamentalmente, na execução de solo melhorado com aglutinante in situ, mediante a introdução no terreno de calda de aglomerante a grande velocidade.

A principal diferença do jet grouting é utilizar ar comprimido para envelopamento do jato de calda. Este colete de ar possibilita um maior alcance do jato, aumentando significativamente o volume de solo tratado, com consequente redução na quantidade de perfuração.

Para se ter uma ideia, pelo método CCP sem a utilização de ar comprimido é possível executar colunas de diâmetro entre 40 cm e 80 cm. Já o jet grouting permite executar colunas de diâmetro médio entre 80 cm e 180 cm.

É possível obter colunas com diâmetros ainda maiores, entre 190 cm e 300 cm com equipamentos capazes de jatear no solo simultaneamente três fluidos (ar, água e calda de cimento). Esse método, conhecido como Colum Jet Grout (CJG), raramente é empregado no Brasil, em função do elevado custo dos equipamentos. O mais comum é a utilização de equipamentos monotubo (para execução do método CCP, sem ar comprimido) ou com dois tubos (método Jumbo Grout). Nesse último caso, são utilizadas duas hastes coaxiais simultâneas. Uma delas injeta calda de cimento. A outra, injeta ar comprimido. Há ainda o método de escavação pela frente com jet grouting horizontal (CCPH), usado em tratamentos de pré-revestimento de túneis.

Equipamentos básicos

Para execução de fundação com jet grouting, os principais equipamentos utilizados são:

● Silo de cimento;

● Misturador de calda de cimento de cuba dupla horizontal justaposta para injeção; n

● Bomba de injeção de argamassa de alta vasão e pressão 350 kg/cm² (400 a 900 bar);

● Compressor de ar comprimido 790 pcm dotado de pulmão de ar com reservatório de 10 m³;

● Perfuratriz hidráulica rotopercussiva sobre esteiras;

● Conjunto de hastes duplas de ar/injeção para calda de cimento e injeção de ar.

As unidades de mistura de cimento automática e as bombas de alta pressão são instaladas geralmente em um espaço de 6 m x 2,5 m dentro de contêineres. Os silos de cimento e o misturador de calda são acoplados por meio de mangotes de alta pressão ligados rigidamente à bomba de injeção de calda de alta pressão. As conexões da bomba e de perfuratriz são dotadas de componentes móveis e flexíveis. Os mangotes são normalizados para suportar uma pressão de até 900 bar.

"Todos os parâmetros característicos da perfuração e da injeção podem ser controlados durante o trabalho por meio de um dispositivo de gravação digital de dados montado na máquina", explica Naresi. A documentação deste computador poderá ser impressa para o controle e registro da qualidade das estacas executadas no dia e dos consumos de cimento. As hastes de perfuração são dimensionadas de acordo com o tipo de solo.

Controles e ensaios

Embora seja executado por pelo menos 12 empresas no Brasil, o jet grouting é considerado uma técnica de fundação especial. Como ocorre com outros serviços de geotecnia, demanda a participação de equipe plenamente capacitada e qualificada para a execução, bem como equipamentos especificados em projeto. "Entre outras exigências do jet grouting está a utilização de bombas de alta pressão (de até 350 kg/cm²) e hastes de perfuração em perfeito estado de uso de conservação, que não admitem empeno, ferrugem e resíduos de cimento", explica Naresi.

Durante a execução dos serviços, recomenda-se ao contratante adotar uma série de controles para monitorar a realização do serviço e sua efetividade. Entre eles destacam-se: a rotação da haste de perfuração, aferindo no local e conferindo junto ao sensor do equipamento; a força de penetração e tempo de penetração; a pressão de injeção de calda de cimento (manômetros); a velocidade de avanço da perfuração; o tipo de bico injetor a ser utilizado na injeção da calda; o traço de calda de cimento indicado para cada tipo de solo e solução de obra adotada; a pressão de injeção nos níveis de perfuração e a pressão de ar. Recomenda-se ainda verificar o tempo gasto na perfuração, pré-ruptura e injeção da coluna.

Antes de iniciada a execução do jet grouting, é fundamental a realização de ensaios que visam verificar a compatibilidade entre o solo e a água existentes no local com o cimento que será injetado. Somente após analisar os resultados desses testes é que são definidos os parâmetros de injeção, tais como pressão, traço da calda, tempo de injeção, velocidade de rotação e translação da haste.

A definição de um programa de controle tecnológico rotineiro durante a execução das colunas, parâmetros de amostragem e aceitabilidade, caso não estejam especificados em projetos, devem ser definidos em comum acordo com a fiscalização e especificações de projeto antes do início dos serviços.

Para avaliar as características das colunas de solo-cimento in situ, os engenheiros da Tecnogeo sugerem a adoção dos seguintes ensaios:

1 - Resistência de refluxo da calda - conformidade com a resistência indicada no projeto, na frequência de dois ensaios para cada 100 m³ teóricos de solo injetado ou fração, um a sete dias e outro a 28 dias.

2 - Avaliação da resistência in situ - ensaio SPT na região injetada para confirmação da impenetrabilidade à percussão ou número de golpes resultante, na mesma frequência anterior. Se necessário, em função dos resultados do ensaio SPT, sondagem rotativa e extração de testemunhos com diâmetro maior ou igual a 50 mm para ruptura em laboratório, na idade atual.

Jet grouting é uma técnica de reboco que cria in situ em geometrias de soilcrete (solo grouted), usando um monitor de rejuntamento ligado à extremidade de uma haste de broca. O monitor jet grout é avançada com a profundidade máxima do tratamento, momento em que jatos de alta velocidade de reboco (e, por vezes, água e ar) são iniciadas a partir de portos no lado do monitor. Os jatos corroer e misturar o solo em situ como a haste de perfuração e monitor de jet grout são rodados e levantou.

Dependendo da aplicação e dos solos a ser tratada, uma das três variações é usado: o sistema de fluido único (pasta jet grout), o sistema de fluido duplo (jet pasta argamassa rodeado por um jato de ar) e do sistema de fluido triplo (jato de água cercada por um jato de ar, com um jato argamassa inferior). O processo de jet grouting constrói painéis soilcrete, colunas completas ou entre em nada (colunas parciais) com força projetada e permeabilidade. Jet grouting foi usado para sustentar as fundações existentes, construir muros de suporte de escavação e construção de lajes para selar a parte inferior das escavações planejadas.

Jet grouting é eficaz através da mais ampla gama de tipos de solo de qualquer sistema grouting, incluindo lodos e argilas maioria. Por se tratar de um sistema à base de erosão, erodibilidade desempenha um papel importante na previsão de geometria, e qualidade de produção. Solos Cohesionless são tipicamente mais erodible por jet grouting de solos coesivos. Uma vez que as propriedades geométricas e físicas do soilcrete são concebidas, as propriedades do soilcrete são facilmente e com precisão previsível.

Capacidade de Jet grouting para construir soilcrete em espaços confinados e em torno de obstruções subsolo, como utilitários, fornece um grau único de flexibilidade de design. De fato, em qualquer situação que exija o controle de águas subterrâneas ou escavação de solo instável (aquífera ou não) jet grouting deve ser considerada.

Normalmente, jet grouting podem ser realizadas sem interromper as operações normais facilidade. O recente desenvolvimento de pequenos, equipamento de suporte altamente móvel contentorizada permitiu começar a trabalhar jet grouting no primeiro dia de instalação, reduzindo significativamente os custos de mobilização e desmobilização. Jet grouting muitas vezes pode resultar em economias de cronograma de construção.

Hayward Baker também está estrategicamente alinhada com EOS Remediação, LLC e Chemical Co. Grouting, Ltd. para a comercialização do BioJet TM tecnologia, um sistema de jet grouting para remediação ambiental em baixa permeabilidade (argilas e siltes) solo contaminado. Um dos principais benefícios da nova tecnologia é a minimização do tempo de tratamento. Além disso, rebote contaminante, que tem sido um problema comum com abordagens técnicas anteriores, é eliminado.

O jet grouting foi executado nas Docas do Ceará em Fortaleza. Segundo os engenheiros da Contemat, responsável pela aplicação da técnica, a solução foi adotada para reforçar a estrutura do local e evitar possíveis abalos provocados pela escavação, necessária para aumentar o calado do porto

LAN CONSULTORIA DE FUNDAÇÕES PESADAS E GEOTECNIA - RPA

Especialista em Fundação Pesada e Geotecnia

LUIZ ANTONIO NARESI JUNIOR

naresi@naresi.com

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(32) 3212-9170 / (31) 99230-1333

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Luiz Antonio Naresi Júnior é engenheiro civil com ênfase na área de Saneamento, possui pós-graduação em Engenharia de Segurança do Trabalho, Analista Ambiental pela UFJF (Universidade Federal de Juiz de Fora), e em Engenharia Geotécnica pela UNICID (Universidade Cidade de São Paulo). É especialista em obras de Fundação Profunda, Contenções de Encosta, Obras de Artes Especiais, Projetos de Contenção, Infraestrutura Ferroviária e Rodoviária. Atualmente é sócio da ABMS (Associação Brasileira de Mecânica dos Solos e Engenharia Geotécnica), diretor do Clube de Engenharia de Juiz de Fora (MG), participa pela ABMS-MG da Defesa Civil de Belo Horizonte e consultor, comercial e assessor da diretoria da Empresa Progeo Engenharia Ltda.