Microestaca injetada executada com tirantes autoperfurantes muito usada em fundações novas, reforço de estruturas existentes, bases de torres (telecom, transmissão, eólicas), contenções e estabilização.

O que é e como funciona

É uma microestaca moldada in loco em que a barra oca roscada funciona simultaneamente como hastes de perfuração, armadura principal e conduto de injeção. Durante a perfuração, injeta-se calda de cimento pela alma oca; a calda atua como fluido de avanço e posteriormente forma o bulbo de ancoragem por injeção (geralmente em média a alta pressão), dispensando revestimento em solos colapsíveis, blocosos ou com matacões. Apexroc+1

Quando usar (aplicações típicas)

• Fundações novas em áreas confinadas (retrofits, galpões, centros urbanos) e em solos “difíceis” (areias soltas, solos colapsíveis, rocha fraturada). dywidag.com
  
  

• Reforço de fundações (adensamento de carga, subpressão, mudança de uso). Referências de projeto e execução de micropiles (FHWA) cobrem reforço e fundações de transporte. rosap.ntl.bts.gov+1
  
  

• Bases de torres (telecom/linha/vento) — há experiências brasileiras com estaca injetável autoperfurante em complexos eólicos, com provas de carga documentadas. ABEEólica
  
  

• Estabilização/ancoragem (taludes, contenções, subpressão) — o sistema deriva de tecnologia de tirantes ancorados (NBR 5629). Scribd
  
  

Componentes e materiais

• Barras ocas com rosca contínua (ex.: R25–R51 e superiores), ponteiras sacrificiais, acopladores e placas porcas na cabeça. Sandvik Mining and Rock Technology+1
  
  

• Calda de cimento (baixa relação a/c para resistência e durabilidade) com aditivos conforme necessidade de bombeabilidade e pressão de injeção. earth-engineers.com
  
  

• Proteção anticorrosiva: cobrimento por calda, eventuais camisas/dupla injeção e pintura/galvanização da cabeça, conforme ambiente e vida útil. Guias FHWA tratam da verificação de durabilidade. rosap.ntl.bts.gov
  
  

Etapas executivas (síntese)

1. Marcação e pré-furo (se necessário).
   
   

2. Perfuração com a própria barra oca, injetando calda pela haste (one-pass drilling).
   
   

3. Injeção para formação do bulbo (monofásica, múltiplas fases ou repetitiva-seletiva, conforme projeto e terreno).
   
   

4. Montagem/fechamento de cabeça (chapa/porca) e capeamento/bloco/longarina. Intech Anchoring Systems+1
   
   

Mecanismos resistentes e verificação

• Capacidade geotécnica principalmente por atrito lateral do bulbo (e eventual ponta em rocha). A literatura de micropiles (FHWA) fornece métodos para estimar q_s (solo) e q_sr (rocha), e para modelar bulbos injetados. rosap.ntl.bts.gov
  
  

• Capacidade estrutural da barra oca (compressão/tração/flexão), verificação de flambagem quando exposta, e interação solo-estaca sob carregamentos cíclicos (torres). rosap.ntl.bts.gov+1
  
  

• Estados limites e fatores de segurança orientados pela NBR 6122:2019 (fundações) e, quando a função é claramente de tirante, requisitos de NBR 5629:2018 para projeto/ensaios do trecho ancorado. ABEEólica+1
  
  

Controle tecnológico e ensaios

• Provas de carga (compressão/tração/lateral) conforme práticas correntes de fundações profundas; no Brasil, referência clássica é a NBR 12131 (prova de carga estática), com paralelos à ASTM D1143/D3689. Estudos comparativos mostram vantagens do uso de célula de carga sobre manômetro em precisão metrológica. Scribd+2ResearchGate+2
  
  

• Controle de injeção: pressão/volume/consumo de calda por avanço, curvas de injeção por fase e registro do diâmetro de broca e da geologia atravessada. Guias FHWA detalham inspeção e registro. rosap.ntl.bts.gov
  
  

Vantagens

• Execução rápida em um único passo (perfura-injeta-arma) e acessibilidade superior (mastros compactos). Apexroc
  
  

• Dispensa de revestimento em muitos solos colapsíveis/instáveis; boa penetração em rocha fraturada. dywidag.com
  
  

• Controle do bulbo pela injeção sob pressão, o que tende a elevar atrito lateral e reduzir deslocamentos. rosap.ntl.bts.gov
  
  

Limitações e cuidados

• Calibração do diâmetro efetivo do bulbo (dependente da broca, do solo e da energia de injeção). rosap.ntl.bts.gov
  
  

• Durabilidade/corrosão deve ser tratada desde o projeto (ambiente agressivo, vida útil, cobrimento real). rosap.ntl.bts.gov
  
  

• Carregamentos cíclicos (eólicas/linhas): exigir verificação específica e, idealmente, ensaios representativos. ABEEólica
  
  

Capacidades típicas (ordem de grandeza)

Em prática internacional, micropiles SDA individuais costumam atender centenas a ~2.000 kN (compressão/tração) conforme solo, diâmetro de broca, comprimento e regime de injeção; bases de torres usam múltiplas estacas distribuindo esforços e momentos. Use sempre back-analysis local com provas de carga. rosap.ntl.bts.gov+1

Diretrizes normativas úteis

• ABNT NBR 6122:2019 – Fundações (critérios gerais de projeto e verificação em SLS/ELU). ABEEólica
  
  

• ABNT NBR 5629:2018 – Tirantes ancorados no terreno (projeto, execução, ensaios de recebimento/prova de carga de tirantes). Scribd+1
  
  

• FHWA NHI-05-039 – Micropile Design and Construction (Reference Manual) (métodos de projeto, inspeção, ensaios, exemplos). rosap.ntl.bts.gov+1
  
  

• Ensaios de carga: NBR 12131 (estática) e correlatas ASTM (D1143/D3689) para diretrizes de instrumentação e interpretação. Scribd+1
  
  

Boas práticas de projeto/execução (checklist rápido)

• Campanha de investigação focada em estratigrafia, nível d’água e descontinuidades.
  
  

• Definir broca/bit (diâmetro e tipo) e pressão/volume de injeção por camada. Registrar tudo. rosap.ntl.bts.gov
  
  

• Detalhar cabeça (placa/porca/arruela esférica) e bloco/sapata/anel, inclusive uplift em torres. dywidag.com
  
  

• Planejar ensaios (provas de carga de qualificação e de produção) e critérios de aceitação. rosap.ntl.bts.gov+1
  
  

• Durabilidade: cobrimento, qualidade de calda, proteção da cabeça, inspeções na obra. rosap.ntl.bts.gov
  
  

Se quiser, preparo uma memória de cálculo-guia para uma base de torre (compressão/tração/cíclico), com hipóteses de solo, seleção de bit e curva de injeção, roteiro de provas de carga e detalhamento de cabeça, tudo já alinhado com NBR 6122 + NBR 5629 e referências FHWA.

Os micro estaas injetadas são sistemas de fundação profundos que podem ser instalados tão profundos até 61 m ou mais  no solo. Esses micro estacas injetadas estão sendo instalados para teste de carga antes de serem usados nas fundações domésticas e industriais.

https://youtube.com/shorts/8_SucaRajTs?feature=share

1) DEFINIÇÃO :

A Micro Estaca Injetada é uma estaca moldada no solo, com diâmetro máximo 20 cm, perfurados por 

processo rotativo com circulação de água. 

 Estaca é armada e é preenchida com calda de cimento 

injetada sob pressão.

Mini Estaca Hélice para execução de Micro Estaca Injetada para reforço de fundação.

Para reforço de fundação el locais com pé direito reduzido e locais de difícil acesso

Micro estacas injetadas são estacas de pequeno diâmetro que são perfuradas de forma convencional, seja por perfuração rotativa ou rotopercussiva, com equipamentos de sondagem ou perfuratrizes sobre esteiras, podendo ser feita com furos revestidos ou não, que podem atravessar matacão desde que se tenha recurso para isto, geralmente com sua cota de fundação parando no maciço rochoso, que trabalhão muito bem por atrito lateral, que são armadas com tubo metálico SCH DE 40 ou de 80, manchetados a cada 0,50 m ou 1,00 m, onde após a perfuração, é instalado o tubo metálico até o fundo do furo onde injetamos a última manchete para fazermos o que se chama de injeção de bainha que é o preenchimento com uma calda de cimento mais rala da última mancheta no fundo do furo preenchendo toda perfuração até vazar pela boca do furo. No dia seguinte introduzimos um obturador metálico pelo interior do tubo SCH metálico onde estacionamos na primeira manchete e começamos a injetar nela até um saco poir manchete geralmente a pressão de 8 a 12 kg / cm2 com o intuito de formação do bulbo da estaca. No caso da injeção beber mais de um saco de cimento em forma de calda de cimento na manchete e apresentar baixa pressão, ou seja inferior a 3 kg/cm2 e porque não esta havendo formação do bulbo de injeção e a forma cilíndrica o que não me garante carga vertical e não é interessante. Neste caso esta havendo a perda da calda para o solo, ou craqueamento do solo ou esclerosamento do solo, nestes casos, devemos parar a injeção, deixar o furo parado por algumas horas, umas 3 horas e retomar a injeção após início da pega da calda e repetir a operação. Cada manchete sera injetada por fases de injeção, de baixo para cima, e no segundo dia poderemos reiniciar a operação injetando nova fase. Por isso o tubo SCH e revestido com manchetes que durante a injeção abrem e na parada de injeção fecham, não permitindo o retorno da calda pelo interior do tubo, que deve sempre após a paralisação da injeção serem lavados internamente bem como o sistema de injeção montado na obra para que a calda não endureça dentro dos mangotes de injeção.

 As micro estacas, geralmente estas possuem diâmetros inferiores a 160 mm e são injetadas em várias etapas através de um tubo de aço deixando em seu interior. Este tubo é preparado com válvulas espaçadas ao longo de seu comprimento, que permitem apenas a passagem da calda de cimento em uma única direção. 

Detalhe do funcionamento de uma micro estaca injetada 

Pode ser executada em locais de geologia complexa, por exemplo: regiões com presença de matacões, cascalhos, areias, argilas, entulhos ou mesmo rocha sã. É a fundação mais versátil que existe. É realizada por rotação ou roto-percussão no caso de presença de rocha, podendo ser vertical ou em qualquer outra direção, atravessando terrenos de quaisquer naturezas.

A perfuração é realizada através da introdução de tubos de revestimentos dotados de uma ferramenta de corte na sua extremidade inferior (Sapata). Concomitantemente a rotação do revestimento, procedemos com a injeção de um fluído (água, ar, lama ou polímero), que retorna para a superfície pelo espaço anelar deixado entre o revestimento e o maciço. Concluída a perfuração, instalamos a armação de aço geralmente ao longo de toda a estaca e procedemos com a injeção ascendente de argamassa. Dependendo da geologia e das condições de perfuração pode-se aplicar golpes de ar comprimido para incrementar a aderência ao terreno. 

Tratamento de Aterro Rodoviário com Micro Estacas Injetadas

Os tubos de revestimento são provisórios e inicia-se o processo de remoção dos mesmos quando a argamassa injetada de forma ascendente sai na superfície livre de quaisquer impurezas. À medida que os revestimentos são removidos, geralmente em segmentos de 1,5 ou 3 metros, procedemos com a complementação da argamassa diretamente na “boca” da perfuração. Este procedimento visa apenas o preenchimento do espaço ocupado anteriormente pelo revestimento que acaba de ser removido. É exatamente nesta fase que podemos proceder com os golpes de ar comprimido, caso seja necessário. 

Suas principais características são: elevada capacidade de carga, alta taxa de armação, baixíssima vibração durante sua execução, compatível com praticamente qualquer terreno, pode ser executada em locais com limitações de altura, atua por atrito lateral, pode ser executada em qualquer direção.

2) SEQUÊNCIA EXECUTIVA :

A perfuração de uma micro estaca injetada pode ser feita com equipamento manuais até mesmo perfuratrizes maiores roto percussiva sobre esteira, vai depender do projeto e da profundidade e das condições geológicos geotécnicas do terreno que se deseja tratar, recuperar uma fundação ou até mesmo executar a própria fundação em micro estacas injetadas. 

Perfuração com perfuratriz rotopercussiva, revestindo com 

revestimento metálico o furo de perfuração

3.2) Montagem da armação da estaca:

A armação da micro estaca injetada pode ser feita com Tubos SCH metálicos dotados de manchete a cada 0,50 m ou 1,00 m dependendo do projeto, ou gaiolas de aço metálicas acopladas em seu interior de tubos de PVC manchetados.

Tubo SCH 40 manchetado instalado

Ou gaiola com tubo de PVC manchetado ou simples injeção direta ascendente sem tubo de injeção

Detalhe de fases de injeção, cada cor representa 1  fase, 2 fase e ate 3 fase,

 dependendo das pressões e absorções

Detalhe do funcionamento localizado de uma única manchete ao receber a pressão de injeção da calda de cimento feita pela bomba de injeção no momento que ela abre e inicia a injeção

Detalhe da Injeção da Estaca

(1) Perfuração

(2) Aplicação do tubo metálico ou gaiola manchetada

(3) Injeção de bainha

(4) Início da injeção de fases

(5) Injeção de fases

Esquema da montagem da bancada de injeção

Misturador e agitador de calda duplo horizontal

3.5) Resultado da fundação de uma obra feita com Micro Estaca Injetada:

Obra de fundação com Micro Estaca Injetada

Micro Estacas Injetadas executadas para auxílio na prova de carga das Estacas do Porto do Pecém, quando são protendidas, passam a ser chamadas de "Presso Ancoragens"

MODELO DE BOLETIM DE CONTROLE

MODELO DE BOLETIM DE MICRO ESTACA INJETADA

4) MICRO ESTACA INJETADA EXECUTADA COM FURO A PERCUSSÃO E INJEÇÃO DE CALDA DE CIMENTO:

A Engenharia brasileira esta se deparando com uma crescente reutilização de suas edificações, o que era bom para 10 anos atrás, não é mais aceitável hoje.

Nesse direcionamento, foi criada desde os anos 80 um tipo de fundação especial voltada para o reforço de edificações pré-existentes, aquelas onde na edificação existente não teria como se colocar novos equipamentos de fundação devido ao grande tamanho e a limitação de pé direito.

A microestaca é uma solução de fundação ideal para obras com dificuldade de acesso, obras dentro de edificações pré existentes, obras embaixo de tubulações, restaurações, aumento de carga para um determinado uso específico e reforço de fundações.

Desenvolvida na década de 80, por vários engenheiros geotécnicos a partir das dificuldades encontradas na execução de um reforço de fundação de um prédio na cidade de São Paulo,Rio de Janeiro e Belo Horizonte, dentre outras cidades, a Microestaca Injetada é um tipo de fundação caracterizada pela cravação à percussão de tubos especiais de aço, que conta com o auxílio de um micro bate-estacas elétrico ou até mesmo um bate estacas de sondagem a percussão e posterior injeção de calda de cimento sob pressão. O processo preenche internamente a estaca, ao mesmo tempo em que realiza o recobrimento externo de baixo para cima, criando uma aderência solo-estaca e protegendo o elemento de fundação contra corrosões, a cravação e feita a percursão com um tubo de aço de características bem definidas, para auxílio do cálculo estrutural do reforço da fundação..

Uma das obras executadas em microestaca exigiu criatividade emergencial, uma vez que a fundação em tubulões com bases alargadas de concreto armado que serviam de fundações para fundações o prédio havia sido descalçada devido ao rompimento de uma tubulação de água em um local próximo, onde a estrutura já apresentava trincas geradas pelo recalque diferencial causado pelo carreamento de finos das partículas de solo criando uma grande caverna e deixando a lage da garagem se romper, permitindo a identificação do sapata do tubulão de fundação ficar totalmente descalçada, gerando novos esforços não previstos inicialmente para a fundação da edificação..

“O pé-direito baixo da garagem impedia a utilização das máquinas usuais no processo de reforço de fundação.”

Como solução foi utilizado um sistema de cravação a percussão, no entorno do bloco de fundação foi previamente perfurado para que as microestacas penetrassem através dele até atingirem o limite do impenetrável da sondagem. Foram usados tubos vazados de aço do tipo SCH, de 2 ½ polegadas de diâmetro, soldados um a um, e o reforço de fundação fez com que os problemas fossem imediatamente sanados, ou seja, o recalque diferencial parou e o reforço que ficou no entorno da sapata de fundação bem como integrado ao novo bloco enterrado passou a funcionar.

A ideia foi aprimorada com melhorias no equipamento de cravação, sistema de injeção e emendas dos tubos sem solda, tornando a execução mais rápida, eficaz, técnica e economicamente viável. Atualmente, a Microestaca Injetada é utilizada como reforço de fundações e como até mesmo o próprio elemento de fundação.

Ponteiras de cravação para execução da cravação com tripé de percussão de sondagem

Como a estaca é cravada à percussão para em seguida ser injetada, são obtidos com isto diversos benefícios sobre outros tipos de fundações como o deslocamento no solo horizontal rápido que solicita um atrito lateral proporcional ao valor do empuxo passivo que é um resultado máximo de pressão de terra, por ser cravada como elemento pré-moldado. Inclusive é possível notar um aumento do atrito lateral, já que o preenchimento da lacuna entre a estaca cravada e o solo é feito imediatamente sem permitir o deslocamento à posição horizontal inicial.

Tripé de percussão elétrico sendo utilizado para cravação de ponteiras pela empresa Arcos

O tubo leva em sua extremidade uma ponteira que faz alargamento da perfuração durante a sua cravação, de modo a criar um vazio entre a estaca e o solo para o preenchimento com calda de cimento.

A cravação, quando executada à percussão, permite a obtenção de uma ‘nega’ (definição da capacidade de perfuração da estaca quando sujeita a cravação, até o ponto de nega) final de ponta real, já que o alargamento da perfuração não interfere na energia de cravação pelo atrito lateral, como acontece nas cravações convencionais de estaca.

 O tubo não é recuperado e passa a fazer parte integrante da estaca como elemento estrutural, aumentando a resistência da peça, garantindo a integridade do fuste e permitindo total controle sobre a injeção da nata de cimento. Além disso, há a vantagem da elevada capacidade de carga considerando seu pequeno diâmetro (estacas com diâmetro acabado de 15 cm possuem uma capacidade de até 40 tf).

Devido aos seus apoios reguláveis telescópicos, a microestaca é utilizada em locais de difícil acesso, inclusive em locais com pé-direito chegando a 1,90 m. A execução não é limitada pela presença do nível d’água no terreno, pois pode ser executada abaixo do lençol freático, ela pode suportar carga à tração e ser inclinada em grande variação angular podendo ser utilizada como tirante.

Em condições ideais, a produtividade média diária gira em torno de 100 m a 150 m lineares. O processo executivo produz baixo nível de ruídos e sujeira, pelo fato de não ser usado qualquer equipamento de escavação ou injeção de água, o canteiro de obra é mantido limpo, o que possibilita a execução em locais restritivos.

A microestaca consiste em um sistema sustentável por utilizar como tubos para cravação o refugo de outras empresas ou tubos SCH convencionais bem como barras de aço especiais ou não. O transporte dos tubos pode ser feito em caminhões de pequeno porte, onde o custo dos carretos é menor, bem como no manuseio, carregamentos e descarregamentos, onde não há necessidade de guinchos ou guindastes. Não existe limitação no comprimento das estacas, pois os tubos são emendados um a um até o nível desejado e pode ser executada na maioria dos tipos de terreno”.

Assim como todas as fundações, a Microestaca é melhor dimensionada por diversos métodos a depender do local e tipo de solo encontrados. Seu dimensionamento é realizado por pelo menos 5 métodos consagrados

• Decourt,

• P.P. Velloso,

• Urbano,

• Aoki

• Alberto Teixeira

Para estacas cravadas, com diâmetro acabado de 12 a 15 cm, a depender do tamanho da ponteira utilizada (Isso é escolha do projetista, quanto menor a área, menor o custo final). No final desse processo, se não sabes qual o melhor método para o seu terreno, utilize a média desses 5 métodos consagrados, pois assim estará com um dimensionamento a favor da segurança.

É regida pela norma NBR6122:2010 , sendo obrigatório e desejável a realização de Provas de Carga para controle de desempenho.

O sistema de cravação desse tipo de fundação é limitado a solos com SPT 40 golpes, acima dessa marca, a produtividade diminui bastante, praticamente inviabilizando o processo produtivo.

Obviamente, que cada um desses métodos consagrados de dimenssionamento, se sobressai perante os outros a depender do tipo de solo e região. Em outubro de 2016 publicaremos o artigo Métodos Diretos para Cálculo de Capacidade de Carga de Fundações Especiais - Microestacas (COBRAMSEG 2016), demonstrando através da comparação com provas de carga estáticas, o melhor método para cada região e tipo de terreno característico, direcionando ainda mais o dimensionamento desse tipo de fundação.

Processo executivo e resultado final da estaca.

5) Microestaca injetada com tirante de barra oco auto perfurante:

Detalhe de uma micro estaca injetável com tirante de barra auto perfurante

6) MICRO ESTACA INJETADA EXECUTADA COM AUXÍLIO DE EQUIPAMENTO PEQUENO DE ROTO-PERCUSSÃO:

PERFURAÇÃO COM MINE PERFURATRIZ ROTOPERCUSSIVA COM ESTEIRA E MARTELO DE FUNDO COM BIT 

Para execução de reforço de fundações em local de difícil acesso.

AUTOR

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) desde 2005, participa como voluntario pela ABMS como apoio a defesa civil de Belo Horizonte, Professor da Escalla Cursos para Mestre de Obras (CEJF / CREA/MG), consultor de fundação pesada e geotecnia, comercial e assessor da diretoria da Empresa Progeo Engenharia Ltda.

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