11) Estacas Escavadas com auxílio de lama
ESTACAS ESCAVADAS - ESTACÕES
DEFINIÇÃO:
Estacas escavadas de grande diâmetro, também conhecidas como estacões, são elementos de fundação profunda, de execução rápida, normalmente em solos e areias, com uso de lama bentonítica e concretados “in loco”.
Equipamentos de Estaca Escavada
O diâmetro das estacas escavadas normalmente são acima de 0,40 m chegando até 2,50 m dependendo do equipamento.
A LAMA ESTABILIZADORA
Para proteger contra desmoronamentos as paredes de escavações realizadas em solos instáveis ou abaixo do lençol d'água empregam-se fluidos estabilizantes (lama bentonítica ou polímero).
A bentonita que compõe a lama estabilizadora deve possuir as seguintes características mínimas:
Tanque de Lama
resíduo na peneira n.° 200: menor ou igual a 1 %;
teor de umidade: menor ou igual a 15 %;
limite de liquidez: maior ou igual a 400 %;
viscosidade para 1 litro da lama com 6 % de concentração: maior ou igual a 40 segundos;
espessura do "cake" no filtro-prensa: menor ou igual a 2 mm;
pH da água filtrada: de 7 a 9;
Teste do PH
decantação da suspensão a 6 % em 24 h: menor ou igual a 2 %;
água separada por pressofiltração de 450 cm³ da suspensão a 6% nos primeiros 30 minutos, à pressão de 0,7 MPa: menor ou igual a 18 cm³.
Para solos com granulometria mais fina que as as areias médias é usual a utilização de concentrações de bentonita de 4 %.
Após a mistura e repouso de 24 horas, a lama bentonítica deve possuir as seguintes condições: ANTES DA ESCAVAÇÃO:
Densidade: maior ou igual a 1,03 g/cm³;
Viscosidade: maior ou igual a 30 segundos;
pH: entre 7 e 11;
Teor de areia: menor ou igual a 3 %.
ANTES DA CONCRETAGEM:
Densidade: menor ou igual a 1,1 g/cm³;
Viscosidade: menor ou igual a 90 segundos;
pH: entre 7 e 11;
Teor de areia: menor ou igual a 3 %.
A lama bentonítica pode ser reciclada por meio de desarenação ou mistura com lama nova, para atingir os parâmetros recomendados.
Com o emprego continuado a lama pode perder a sua eficiência e deve ser totalmente trocada, de tempos em tempos.
Desarenador de areia da lama bentonítica
Ação estabilizante da lama
A lama é produzida na trincheira durante o processo de escavação e deve mantê-la estável até o seu enchimento com o concreto ou a argamassa prevista. A lama empregada é uma suspensão de bentonita (montmorilonita de sódio), que apresenta propriedades tixotrópicas, ou seja, tem um comportamento fluido quando agitada mas é capaz de formar um gel quando em repouso. O uso da bentonita na perfuração de poços de petróleo é bastante antiga e sua primeira aplicação na engenharia de fundações foi na perfuração de estacas. Para uso no processo de paredes moldadas no solo, suas características precisam ser controladas logo após a mistura, durante seu fornecimento na trincheira e imediatamente antes da concretagem. A Federation of Piling Specialists (FPS, 1975) recomenda o seguinte controle da lama bentonítica para fornecimento na trincheira:
A bentonita sódica também tem uma propriedade de expansão de suas particulas que ela entra em contato com as particulas e aumentando o volume fecha os vazios.
Aplicação de lama bentonítica no furo escavado
Antes da concretagem, é importante verificar o grau de contaminação da lama por partículas do solo em suspensão. Esta contaminação provoca um aumento de peso específico da lama, prejudicando a qualidade da concretagem. Recomenda-se que, nesta ocasião, o peso específico medido na balança de lama não ultrapasse 1,3 g/ml.
Peso específico medido na balança
Uma das funções básicas da lama é criar uma película impermeável nas paredes da escavação, chamada ‘cake’, formada pela penetração da lama nos vazios do solo. Esta película permite que a lama exerça empuxo contra as paredes da escavação, para estabilizá- la.
A espessura da penetração vai depender da diferença entre o nível da lama na trincheira e o nível d’água no terreno (deve ser no mínimo 1,5 m) , da permeabilidade do solo e da viscosidade da lama. A penetração excessiva da lama é inconveniente para a estabilidade da trincheira e, em solos de permeabilidade muito alta (k> 1 cm/s), pode haver perda de lama, impossibilitando a utilização do processo das paredes moldadas nestes solos.
Em argilas intactas, não há formação de ‘cake’, porém, sem prejuízo para o processo de estabilização. A lama tem por função ainda impedir o desprendimento de grãos de areia das paredes da trincheira.
ESCAVAÇÃO
A escavação do poço para moldagem da estaca é feita mecanicamente através de equipamento rotativo composto de guindaste para sustentação da mesa de perfuração, equipada com haste telescópica (Kelly) provida de trado ou caçamba, conforme a necessidade para atravessar camadas mais ou menos resistentes.
Haste Kelly sendo posicionada na mesa rotativa e detalhe da perfuração com trado
Execução de Estaca Escavada com Balde
Detalhe da Perfuração com balde ou caçamba
A perfuração da estaca é iniciada após sua locação topográfica, nivelamento do guindaste e da mesa rotativa e verificação do prumo da haste Kelly.
Proteção da paraça de trabalhos com dormentes estacados
Limpeza do balde com o material proveniente da escavação
Retorno ao furo para escavação
Quando o terreno ou praça de trabalho não oferece boas condições de suporte, ou seja, pouco compactado, torna-se conveniente posicionar o guindaste sobre uma camada de dormentes para evitar inclinação da máquina e o conseqüente desaprumo da estaca, bem com um aumento indesejável no consumo do concreto pelo aumento da seção escavada.
Colocação da camisa metálica protetora recuperada ou perdida.
A perfuração se inicia com a colocação de um tubo metálico com diâmetro 10 a 15 cm maior que o diâmetro da estaca a ser escavada e comprimento suficiente para proteger o inicio da escavação contra desbarrancamento (1,50 a 2,50 m).
A partir do extremo inferior do tubo de boca até a cota final de assentamento da estaca, as estacas são escavadas sem proteção lateral, ficando a cargo da lama bentonítica a responsabilidade pela estabilização. Essa lama é constituída da mistura da água doce com bentonita, na proporção a oferecer um material (lama) que mantenha estável as paredes da escavação.
O nível da lama deverá ser mantido na escavação até o topo da camisa de proteção durante todo o processo de escavação e concretagem e seu lançamento no interior da trincheira será feito preferencialmente por gravidade partir de tanques. A adição de bentonita será controlada por válvula ou registro.
Uma vez atingida a cota ou profundidade desejada, são feitos os controles da qualidade da lama para prosseguirmos os trabalhos de colocação da armadura e concretagem.
Os ensaios de teor de areia são feitos normalmente usando-se três amostras retiradas, do fundo da escavação, da metade da escavação e de ¾ da altura da escavação. Caso o teor de areia conhecido por método direto ou peneira nº200 ultrapassem 3% será necessário uma desarenação com limpeza do fundo e troca da lama por lama isenta de areia. A lama contaminada por areia é recuperada por um desarenador do tipo ciclone com retorno da lama desarenada ao próprio furo. O excesso de areia pode provocar bolsões no interior do concreto, comprometendo a qualidade da estaca.
Uma vez aprovada a qualidade da lama, através dos ensaios, lança-se a armadura no interior da escavação para posterior concretagem.
Quando a lama não puder ser reutilizada, ela será removida com caminhões pipa e lançada em local apropriado longe de fontes de águas e rios.
CONCRETAGEM
Concluída a escavação e aprovados os ensaios da lama bentonítica, terá início então a descida da armadura no interior da escavação.
A armadura é içada por um guindaste e colocada na escavação até a cota prevista.
O passo seguinte será a concretagem submersa executada através de um conjunto composto de funil e tubos rosqueados, “tubo tremie”, onde será lançado o concreto.
Para impedir a contaminação do concreto pela lama, é utilizada uma bola de papel colocada no fundo do funil (extremo superior do tubo) sobre a qual será lançado o concreto.
O concreto é lançado através do tubo “tremie”, onde deverá ter fluidez necessária para escoar através do tubo subindo pelo interior da escavação e expulsando a lama que será recolhida ate o depósito de lama usada.
A subida do concreto é controlada por volume lançado (caminhão) medindo-se sua subida no interior da escavação e traçando-se curvas para detectar possível anomalia na escavação.
Funil para concretagem em estacas escavadas
Todos os dados serão anotados em boletins apropriados que serão fornecidos empresa executora ao término de cada estaca.
Para garantir a qualidade do concreto no topo da estaca, é executado aproximadamente 01 (um) metro linear a mais do que o comprimento previsto. Este metro linear será demolido após o término do trabalho e a cura do concreto.
Para maior garantia do serviço executado, nenhuma estaca permanecerá sem concretagem por mais de 02 (duas) horas, tendo em vista a característica do terreno. A demora na concretagem poderá ocasionar a desestabilização das paredes ocasionando problemas com a funcionabilidade da estaca.
Retirada da Tremonha e corte com chave de corrente da mesma.
Durante o lançamento do concreto são executados cortes na tubulação de lançamento tendo-se o cuidado de se manter sempre o tubo no mínimo 3 m no interior do concreto já lançado.
Aparência do concreto auto adensável
O concreto lançado será preparado com brita 1 e 2 com slump 20+2 e consumo de cimento de 400 kg/m3.
ARMAÇÃO
A armação (gaiola) é preparada antecipadamente a concretagem colocando-se a cada três metros estribos soldados na armadura principal e com distanciadores para garantir o recobrimento mínimo exigido pelo projeto.
A armadura não permanecerá no interior da escavação em contato com a lama por muito tempo para que não se forme a camada de gel que poderá prejudicar a aderência concreto-aço. Uma vez colocada a armadura, a concretagem será iniciada imediatamente. As emendas ou transpasse da armadura são feitas com clipes galvanizados.
Estaca concretada pronat para ser encorporada no bloco
Uma das coisas que considero mais importante e a quebra da borra do estacão, certa vés em uma obra o fiscal me deu ordem de não deixar estravasar o remanescente da borra, os funcionários travaram. Expliquei a ele que se não executa-se esse procedimento o concreto apos sua pega final não atingiria a resitencia de projeto de seu fck, o mesmo foi resistente mas com educação ligou para seu superior que era senior que acatou com louvor o procedimento pois garante uma integridade tal como planejado, depois arrasando na cota correta para ancoragem do bloco.
Quebra da borra do Estacão com Polímero ( concreto contaminado )
Estacão com Polímero pronto para receber armação do bloco e posterior concretagem.
CASO DE OBRA
“ Estacas Escavadas Ø 0,80 m
para carga de até 200 tf ”
Autor: Eng. Luiz Antonio Naresi Júnior
Dezembro de 1996 a fevereiro de 1997
1) ESCOPO DOS SERVIÇOS:
Execução de 79 estacas escavadas diâmetro de Ø 0,80 m com a utilização de lama bentonítica e embutimento em rocha, para as fundações do Silo de Maturação.
A profundidade das estacas varia em função da carga, da seguinte forma:
2) HISTÓRICO:
A premissa básica exigida para a contratação dos serviços consistiu no compromisso de conclusão da obra dentro do prazo estipulado, ou seja, em 15 de Fevereiro de 1.997, em virtude do término da Infra-estrutura para início da montagem dos equipamentos mecânicos importados para a construção do Silo.
3) CARACTERÍSTICAS DO SUBSOLO:
Foram executadas nove sondagens mistas, que indicam basicamente uma camada de aterro da ordem de 0,80 m seguida por camadas de solo arenoso muito compacto, com SPT de até 50 golpes. Na profundidade de 8,0 a 9,0m aproximadamente apresenta-se o topo rochoso, constituído basicamente de arenito de granulação média, estratificação cruzada cinza claro amarelado, com recuperação de 60 a 100%.
4) EQUIPAMENTOS E EQUIPE:
Os equipamentos básicos utilizados foram:
01 Guindaste P&H 536 Villares;
01 Mesa Rotativa tipo “Soil Mec”;
01 Bomba a diesel para sucção de lama, tipo Mission;
01 Bomba d’água elétrica;
01 Conjunto misturador de bentonita;
01 Conjunto desarenador composto de bomba e cavalete;
01 Trado helicoidal acoplado em caminhão.
Os recursos humanos empregados foram:
01 Engenheiro civil;
01 Auxiliar administrativo / apontador;
02 Mestres de obra;
01 Encarregado de fundação;
02 Operadores de Guindaste;
02 Operadores de Wirth;
01 Soldador;
05 Ajudantes.
4) DESCRIÇÃO DO PROCESSO EXECUTIVO:
A sequência executiva adotada para a confecção das estacas foi a seguinte:
4.1) Execução do pré-furo diâmetro de Ø 0,90 m com utilização de trado helicoidal mecânico acoplado em caminhão ;
Vista geral do trado acoplado em Caminhão
Detalhe do trado helicoidal mecânico acoplado em caminhão
4.2) Instalação da camisa metálica Ø 0,85 m com o emprego de guindaste.
Início da aplicação da camisa no pré-furo de Ø 0,90 m
4.3) Cravação da camisa metálica no solo entre 0,10 m e 0,15 m com utilização de peso de batida.
4.4) Posicionamento da “Haste Kelly” em mesa rotativa tipo “Soil Mec”.
“SOIL MEC”
4.5) Instalação da caixa de decantação de lama, das tubulações e mangotes:
4.6) Instalação do desarenador para acumulo de areia em caçamba transportável:
4.7) Perfuração do trecho em solo (uma hora de serviço). Em função da altura da haste, há a necessidade do apoio do guindaste, reduzindo o risco de tombamento do conjunto;
4.8) Perfuração do trecho em rocha, com produtividade média de 0,5 m por hora. O guindaste ficava liberado para a execução de outros serviços.
4.9) Ensaio de lama, limpeza do fundo da estaca com processo de circulação direta de lama ou “air-lift”;
O ensaio de lama consistia basicamente na verificação dos teores de densidade, ph e areia.
Isto foi feito para verificação do PH que poderia variar dentro de uma faixa determinada. Dever-se-ia caso o ph estivesse fora dos padrões aceitáveis, jogar a lama fora ou fazer uma nova dosagem da lama.
O teor de areia que utilizamos foi de 3 %.
4.10) Confirmação do, Slump 20 ± 2cm ;
Verificação do Slump
4.11) Lançamento do concreto submerso com auxílio de tremonha.
4.11) Retirada da camisa metálica.
5) DESCRIÇÃO DAS ATIVIDADES:
Início da mobilização deu-se em 17 de Dezembro, com a chegada do Guindaste P&H 536, e sua montagem.
VISÃO PARCIAL DO CANTEIRO DE OBRAS
Os materiais e equipamentos foram transportados coordenadamente, sendo que a mobilização foi concluída no prazo de uma semana, ou seja, em 24 de Dezembro.
Em 24 de Dezembro foram executados os primeiros pré-furos necessários para a instalação das camisas metálicas que atuaram como tubos-guia. Havendo na Obra quatro camisas, foram executados os seguintes pré-furos: E73, E74, E75 e E55.
O primeiro pré-furo (E74) foi executado em duas etapas: inicialmente foi executado com trado helicoidal Ø 0,40 m e seqüencialmente com trado de Ø 0,90 m. O objetivo de escavação inicial com trado de Ø 0,40 m, era reduzir a força necessária quando da escavação com o diâmetro maior, possibilitando assim, teoricamente, o aumento do comprimento. Ao instalar-se o trado Ø 0,90 m, a ponta inferior do eixo, não encontrando a resistência do solo, tendeu a desviar-se do prumo, fazendo com que a camisa metálica Ø 0,85 m se apresentasse também em desaprumo, apesar da folga existente.
Esse processo foi, portanto, abandonado, fazendo com que todos os demais pré-furos fossem executados em uma única etapa, com diâmetro de 90cm.
Durante a execução desses quatro pré-furos, notou-se que o terreno apresentava-se instável, causando pequenos desmoronamentos de suas paredes, inviabilizando o prosseguimento da perfuração, uma vez que na Obra ainda não havia lama bentonítica preparada. A profundidade desses pré-furos foi da ordem de 5,0 m.
Tão logo cada pré-furo era executado, procedia-se a instalação das camisas metálicas Ø 0,85 m em seu interior, com o cuidado de mantê-las no prumo, com ajustes dentro da tolerância oferecida pela diferença de diâmetros.
O preparo da lama bentonítica foi feito em 25 de Dezembro.
Em 26 de Dezembro foi executada a montagem do equipamento de perfuração, a Mesa Rotativa “Soil-Mec”. O segmento inferior da haste Kelly foi posicionado no interior do pré-furo da E76, possibilitando o posicionamento do equipamento e a instalação do 2º segmento da haste. Dessa forma, os serviços de emenda das hastes foram executados em altura conveniente para o aperto dos parafusos.
Os serviços de escavação propriamente dita iniciaram-se às 17:00hs, estendendo-se até as 09:00hs de 28/12, com paralisações diversas para adequações do equipamento e do processo. A concretagem foi feita por volta das 12:00hs, com a utilização de caçamba, durando cerca de uma hora e vinte minutos.
DETALHE DA FERRAMENTA DE ESCAVAÇÃO
A escavação da 2ª estaca foi executada entre as 18:00hs de 28/12 e 12:00hs de 29/12, em aproximadamente 8 horas de trabalho. A concretagem foi feita seqüencialmente, das 14:20hs às 15:10hs, agora diretamente do caminhão betoneira para o tubo tremonha.
A 3ª estaca foi escavada entre as 19:30hs de 29/12 e as 11:00hs de 30/12, perfazendo 7 horas de serviço. Concretagem das 13:20hs às 14:00hs.
Em 31/12 foram executados mais quatro pré-furos, fazendo com que a escavação da 4ª estaca (E55) fosse iniciada após a conclusão dos mesmos, às 16:30hs, uma vez que durante a execução dos pré-furos o guindaste ficava à disposição, para a instalação das camisas metálicas. Em 01/01/97 não houve produção, em virtude do guindaste apresentar-se com problemas mecânicos. A escavação desta E55 foi concluída no dia 02/01, às 10:30hs, perfazendo cerca de 10 horas trabalhadas. Concretagem das 13:15hs às 14:00hs.Seqüencialmente, foram executadas as estacas E72 e E73 que, por terem cargas de trabalho menores que 100tf, apresentaram menor embutimento na rocha (2,0m), sendo escavadas em cerca de 5 horas cada.
Houve também a tentativa de escavação da estaca E70, mas a mesma, após ter sido escavada 1,75 m na rocha, apresentou-se com vazamento de lama bentonítica através do espaço anelar existente entre o terreno escavado pelo pré-furo Ø 90cm e a camisa metálica Ø 85cm. Foi feito tratamento para vedação ao redor da camisa, socando-se sacos de aniagem embebidos em calda de cimento, mas sem resultado satisfatório. Esse vazamento acarretou em pequena modificação da metodologia executiva na confecção de todos os pré-furos posteriores, sendo que até então buscava-se a maior profundidade possível, independentemente do comprimento da camisa metálica. A partir daí, a profundidade dos pré-furos foi limitada a 0,10 a 0,15 m menor que o comprimento da camisa. Esses 10 a 15cm serviram para que todas as camisas fossem então cravadas no solo, com o emprego do peso de batida, minimizando a possibilidade de vazamentos.
EQUIPAMENTO DE PERFURAÇÃO
Em 04/01 foi feita nova tentativa de escavação da estaca E70, com a emenda de mais um segmento de camisa para possibilitar a cravação com o peso de batida, além do tratamento com sacos de aniagem e calda de cimento. Essa nova tentativa também não logrou sucesso, sendo apresentado o problema à fiscalização.
VISÃO LATERAL DO LOCAL DE EXECUÇÃO DA OBRA
Na semana de 06 a 12/01, os trabalhos passaram a ser desenvolvidos noturnamente, com previsão de execução de duas estacas por dia. A meta dessa semana não pode ser confirmada, uma vez que no dia 10/01 o Swivel apresentou-se com desgaste operacional. Foram executadas 06 estacas no período, incluindo a E70 que, conforme definido pela fiscalização, teve seu fundo argamassado até 1,0 m acima da extremidade inferior da camisa, e reperfurada.
Nos dias 10 e 11 / 01 foram executados 7 pré-furos, enquanto providenciava-se a troca do Swivel e revisão geral dos equipamentos e ferramentas.
A partir de 09 / 01 feita nova adequação na seqüência executiva, visando um aumento na produtividade da obra. A mudança ocorreu com a liberação do equipamento de perfuração para a estaca seguinte antes da concretagem da estaca imediata, ao contrário do procedimento anterior. Desta maneira, reduziu-se significativamente o tempo em que esse equipamento permanecia ocioso, limitando-se apenas ao tempo para locação do conjunto na estaca seguinte e na instalação do tanque de decantação e sua canalização para transporte da lama ao reservatório enterrado.
Com a concretagem executada posteriormente ao término da escavação, a limpeza do fundo do furo pela decantação das partículas passou a ser feita com o emprego de “air-lift” na maioria das vezes, ao invés da circulação direta da lama, processo em que o equipamento de perfuração permanecia junto à estaca durante a limpeza..
Na semana de 13 a 19/01 foram executadas 14 estacas, mantendo uma média real de 2,0 estacas por dia, mesmo com um período de paralisação para execução de 09 novos pré-furos em 16/01.
Na semana seguinte, de 20 a 26/01, foram executadas 13 estacas, em virtude de alguns problemas com os equipamentos, e também por termos trabalhado em uma região onde o terreno apresentou-se demasiadamente duro, inclusive com presença de seixos, ocasionando uma queda na produtividade, havendo a necessidade de até doze horas para a escavação das estacas.
EQUIPAMENTO PARA APLICAÇÃO DA BENTONITA.
De 27/01 a 02/02 a produção foi de 11 estacas concretadas, sendo que foram escavadas também as estacas E43 e E45, próximas à Sondagem SM-3, as quais encontraram topo de rocha impenetrável ao equipamento utilizado cerca de 1,50 m abaixo do topo do arenito. Importante ressaltar que a sondagem SM-3 não havia acusado tais alterações das características. Essas estacas foram então paralisadas, sendo o problema encaminhado à fiscalização.
Em 30 e 31/01 foi necessária a paralisação dos serviços pela necessidade de substituição do guindaste, que apresentou uma válvula defeituosa de difícil reparo. Nesse ínterim, providenciou-se uma manutenção corretiva nos equipamentos e ferramentas, incluindo a troca do tricone e dos roletes da haste de perfuração.
Entre os dias 01 e 02/02, quando estávamos executando estacas para carga de trabalho de 170tf, com embutimento de 3,0m em rocha, chegou-se ao pico de produtividade nas escavações, sendo que dentro de um período de 24 horas foram escavadas quatro estacas (duas em cada turno de trabalho). O tempo necessário para as escavações foi de 3,5 a 5,0 horas, e de 35 minutos a duas horas para as atividades de locação do equipamento e seus acessório
BOMBA PARA CIRCULAÇÃO DA LAMA BENTONITICA
Na semana de 03 a 09/02 foram executadas 15 estacas, apesar de diversas paralisações para execução de pré-furos e por problemas mecânicos no guindaste.
A fiscalização definiu a situação das estacas E43 e E45, as quais, na impossibilidade de prosseguimento da escavação, foram liberadas para concretagem. Em contrapartida, como as estacas foram projetadas para trabalhar principalmente com atrito lateral, houve a necessidade de execução de estacas adicionais para compensação da redução do comprimento daquelas. Desta forma, a estaca E44 foi substituída por duas, denominadas E44A e E44B, e a estaca E42 pelas E42A e E42B.
Na semana seguinte, de 10 a 16 / 02, foram escavadas 10 estacas, além da concretagem das estacas E43 e E45. Nessa semana, a partir das 14:00hs de 11/02, tivemos problemas com a broca de perfuração, que apresentou desgaste excessivo nos roletes, inviabilizando a seqüência dos trabalhos. Esses roletes foram encaminhados em 12 / 02, ficando os mesmos recondicionados em 14 / 02, chegando a obra por volta das 12:00hs.
TANQUE PARA COLETA DO RETORNO DA LAMA
VISÃO PARCIAL DAS ESTACAS PRONTAS
Nos dias 17 e 18/02 foram executadas as 5 estacas restantes, sendo concluida portanto a obra nessa data. O atraso de 3 dias foi considerado compatível, em função dos problemas enfrentados, bem como pela alteração no número de estacas executadas.
A desmobilização das equipes e equipamentos foi concluída em 21/02/97.
DEFINIÇÃO
Estacas de grande diâmetro são estacas escavadas, moldadas in loco, de grande diâmetro,cujos furos são estabilizados através da introdução progressiva de lama bentonítica.
A escavação é processada por trado mecânico dentro das bitolas estabelecidas no projeto. Ouso da lama bentonítica tem como objetivo a estabilização de furo pela tixotropia que aumenta a resistência das paredes e pelo equilíbrio do empuxo d’água devido ao lençol freático.
MATERIAIS
Concreto
O concreto deve possuir as seguintes características:
- fck≥ 20 MPa;
- consumo de cimento de 400 kgf/m³;
- fator água/cimento ≥ 0,6
- slump-test 20 ± 2m.
Lama Bentonítica
A lama bentonítica deve possuir as seguintes características:
- peso específico entre 1,025 g/cm³ e 1.10 g/cm³;
- viscosidade 30 e 90;
- PH: 7 a 11;
- teor de areia ≤ 3%.
EQUIPAMENTOS
A executante deve prever a utilização dos seguintes equipamentos:
a) trado mecânico, de diâmetro compatível com as estacas projetadas;
b) guindastes: principal e auxiliar;
c) silos para estocagem e limpeza de lama;
d) misturador de lama;
e) bombas de sucção ou submersas;
f) tubo de concretagem ou tremonha;
g) trepano;
h) caminhões betoneira;
i) caminhões caçambas para transporte.
EXECUÇÃO
Procedimentos Executivos
Locação das estacas no campo em atendimento ao projeto.
As dúvidas ou problemas devem ser resolvidos antes do início da implantação
das estacas.
Aatender às profundidades previstas no projeto.
As possíveis alterações nas profundidades das estacas somente podem ser processadas após autorização prévia do projetista.
As cabeças das estacas, caso seja necessário, devem ser cortadas com ponteiros até que se atinja a cota de arrasamento prevista, não se admitindo qualquer outra ferramenta para este serviço. Para tanto, devem ser tomadas as seguintes medidas:
O corte do concreto deve ser efetuado com ponteiros afiados, trabalhando horizontalmente com pequena inclinação para cima, em camadas de pequena espessura iniciando da borda em direção ao centro da estaca, as cabeças das estacas devem ficar normais aos seus próprios eixos.
As estacas devem penetrar no bloco de coroamento pelo menos 10 cm, salvo especificação de projeto.
Executar camisas-guia para servirem de balizamento das estacas.
A escavação de estaca deve ser efetuada com a progressiva colocação de lama bentonítica no furo.
Antes da colocação da gaiola de armação, deve ser efetuada a limpeza da ponta da estaca com a remoção dos detritos e troca da lama suja por lama limpa em atendimento à faixa de densidade e teor de areia especificado .
A gaiola de armação deve ser cuidadosamente colocada no furo, munida dos roletes espaçadores e adequadamente fixada na camisa-guia.
As gaiolas com comprimentos acima de 15 metros devem ser executadas em duas peças individuais, em atendimento aos transpasses projetados.
A concretagem da estaca deve ser executada através da utilização de tubo tremonha colocado sempre a, no mínimo, 2,0 m do topo do concreto.
A lama em excesso deve ser bombeada para os silos de estocagem para possível reutilização, após a desaneração ou destino de bota-fora.
Os volumes de concreto utilizados nas estacas devem ser adequadamente monitorados, objetivando a verificação do diâmetro médio da estaca ou de eventual consumo excessivo por ocorrência de locas e erosão ao longo do furo. Normalmente, o consumo de concreto é de 20% a 25% superior ao volume escavado correspondente.
Os comprimentos projetados das estacas somente podem ser alterados após análise do comportamento da mesma e com o aval do projetista ou consultor de fundação..
As estacas devem ser concretadas com a maior brevidade possível de forma que os prazos limites entre o final da escavação e a concretagem não devem ultrapassar 12 horas, salvo ocorrências excepcionais.
Concluída a escavação e atingida a cota de ponta prevista no projeto, deve-se iniciar as fases de armação e concretagem da estaca.
CONTROLE
Controle dos Materiais
Concreto
O controle das características do concreto deve abranger:
a) slump-test conforme NBR NM 67(1), de cada caminhão que chegar à obra, imediatamente antes do lançamento; o material deve ser liberado para lançamento desde que o abatimento esteja compreendido dentro da variação especificada na dosagem do concreto;
b) moldagem de 4 corpos de prova de todo caminhão betoneira, conforme NBR 5738(2);
c) determinação da resistência à compressão simples, conforme NBR 5739(3), aos 7 e 28 dias de cura.
Na moldagem dos corpos-de-prova, para determinação da resistência à compressão simples, cada amostra é constituída por dois corpos-de-prova moldados na mesma amassada, no mesmo ato para cada idade de rompimento, os corpos de prova devem estar correlacionados com as estacas e o caminhão betoneira.
Toma-se como resistência da amostra, na idade de rompimento, o maior dos dois valores obtidos no ensaio de resistência a compressão simples.
Lama Bentonitica
Devem-se determinar as características da lama betonítica após seu preparo e antes da escavação, antes da concretagem e no seu reaproveitamento. Devem ser executadas as seguintes determinações:
a) massa específica;
b) viscosidade Marsh;
c) PH;
d) percentual de areia.
Controle de Execução
Registrar a execução das estacas, em duas vias, uma destinada a executante. Devendo anotar neste registro os seguintes elementos
a) número e a localização da estaca;
b) dimensões da estaca;
c) data da escavação: início e fim;
d) características da lama introduzida no furo;
e) data da troca da lama e colocação da armadura;
f) data da concretagem;
g) volume de concreto consumido;
h) cota do terreno no local da execução;
i) nível d’água;
j) características dos equipamentos de execução;
k) duração de qualquer interrupção na execução e hora em que ela ocorreu;
l) cota final da ponta da estaca;
m) cota da cabeça da estaca, antes do arrasamento;
n) comprimento do pedaço cortado da estaca, após o arrasamento na cota de projeto;
o) desaprumo e desvio de locação;
p) anormalidade de execução;
q) comprimento real da estaca, abaixo do arrasamento.
Sempre que houver dúvidas sobre uma estaca, poderá ser exigido pelo projetista ou consultor a comprovação de seu comportamento. Se essa comprovação não for julgada suficiente e, dependendo da natureza da dúvida, a estaca pode ser substituída, através do seu comportamento comprovado por prova de carga conforme recomendações da NBR 6122(5).
Deve ser constante a comparação dos comprimentos encontrados na obra com os previstos em projeto.
Materiais
Concreto
O concreto é aceito se apresentar resistência característica à compressão simples aos 28 dias de cura, determinada conforme NBR 12655(4), igual ou superior a 20 MPa, ou à especificada em projeto.
Lama Bentonítica
A lama é aceita desde que:
- o peso específico esteja compreendido entre 1,025 g/cm3 e 1,100 g/cm3
- a viscosidade Marsh esteja compreendida no intervalo de 30s e 90s;
- o PH esteja compreendido entre 7 e 11;
- o percentual de areia seja > 3%.
Quando qualquer um dos parâmetros acima não for atendido deve-se efetuar a imediata substituição da lama.
Execução
As tolerâncias devem ser de acordo com o item 8.6 da NBR6122(5), cabendo destacar:
a) são aceitos estacões com excentricidade, em relação ao projeto, de até 10% do diâmetro do seu fuste;
b) com relação ao desaprumo, devem ser aceitos estações com até 1% de inclinação do comprimento total;
c) valores superiores a estes devem ser informados ao projetista, para verificação das novas condições.
CONTROLE AMBIENTAL
Os procedimentos de controle ambiental referem-se à proteção de corpos d’água, da vegetação lindeira e da segurança viária. A seguir são apresentados os cuidados e providências para proteção do meio ambiente que deve ser observado no decorrer da execução dos estacões.
Durante a execução devem ser conduzidos os seguintes procedimentos:
a) deve ser implantada a sinalização de alerta e de segurança de acordo com as normas pertinentes aos serviços;
b) deve ser proibido o tráfego dos equipamentos fora do corpo da estrada para evitar danos desnecessários à vegetação e interferências na drenagem natural;
c) caso haja necessidade de estradas de serviço fora da faixa de domínio, deve-se proceder à liberação ambiental de acordo com a legislação vigente;
d) as áreas destinadas ao estacionamento e manutenção dos veículos devem ser devidamente sinalizadas, localizadas e operadas de forma que os resíduos de lubrificantes, ou combustíveis não sejam carreados para os cursos d’água. As áreas devem ser recuperadas ao final das atividades;
e) todos os resíduos de materiais utilizados devem ser recolhidos e dada a destinação apropriada;
f) todos os resíduos de lubrificantes, ou combustíveis utilizados pelos equipamentos, seja na manutenção, ou na operação dos equipamentos, devem ser recolhidos em recipientes adequados e dada a destinação apropriada;
g) não pode ser efetuado o lançamento de refugo de materiais utilizados nas áreas lindeiras, no leito dos rios e córregos e em qualquer outro lugar que possam causar prejuízos ambientais;
h) evitar o carreamento do concreto utilizado e o do material proveniente de escavações para os cursos d’água e sistema de drenagem;
i) as áreas afetadas pela execução das obras devem ser recuperadas mediante a limpeza adequada do local do canteiro de obras e a efetiva recomposição ambiental;
j) é obrigatório o uso de EPI, equipamentos de proteção individual, pelos funcionários.
TRATAMENTO DA LAMA:
As empresas especializadas devem realizar o tratamento de lama de perfuração das suas obras já no próprio canteiro de obra previamente
Compartilhar do seu conhecimento adquirido de boas práticas independentemente do conhecimento das leis como boa prática ambiental e respeito ao meio ambiente da lama de perfuração das suas obras
Gerada principalmente na construção civil, a lama de perfuração ou lama bentonítica é um efluente constituído basicamente por água e bentonitica que é um nome genérico da argila composta de mineral silicato hidratado de alumínio com o objetivo de propiciar a sustentação do solo em escavações de fundações.
É um material tixotrópico que após repouso, tem consistência gelatinosa com ação anti-infiltrante e, quando agitado, fluidifica.
Na construção, ao ser bombeada para dentro de uma cavidade, a lama de perfuração preenche os vazios e adquire rigidez, formando uma espécie de película, impedindo o desmoronamento das paredes da cavidade.
E exatamente por ter uma densidade que se sedimenta rapidamente, pode ser prejudicial ao meio ambiente quando descartada de forma incorreta, principalmente próxima aos cursos d’água. Ela sedimenta, impedimento a oxigenação e, por consequência, prejudicando a fauna e flora do local.
Gestão adequada da lama de perfuração:
Para que a empresa responsável pela obra esteja dentro da lei, é necessário um gerenciamento correto, que passa pelo condicionamento adequado, transporte apropriado e tratamento eficiente para que sejam eliminados os poluentes do efluente:
1. Inicialmente, os resíduos da lama devem ser coletados e transportados para uma estação de tratamento de esgoto;
2. O transporte do material exige cuidado e caminhões especiais que disponham de sistemas de vácuo de extrema eficiência;
3. A equipe envolvida também precisa estar capacitada sobre como fazer o manuseio, seguindo recomendações das normas vigentes para que evite-se acidentes e contaminações.
Características do tratamento do efluente:
A Estação de Tratamento de Esgoto, que recebe o efluente, deve ter capacidade de absorver o impacto do recebimento da lama bentonítica, uma vez que sua composição tem elevada presença de Sólidos Suspensos Totais (SST), o que dificulta ainda mais o processo, exigindo uma estrutura altamente capacitada e conhecimentos técnicos específicos.
Todas essas etapas do processo e sua alta complexidade encarecem o valor do tratamento em relação a outros tipos de efluentes.
No entanto, é um preço que as construtoras precisam calcular antecipadamente e agregar aos custos da obra para não serem prejudicadas e ficarem sujeitas às penalidades da lei que, em caso de fiscalização, podem resultar em multas e embargos da construção.
Por isso, as construtoras e empresas responsáveis pelas obras devem sempre solicitar o CDF - Certificado de Destinação Final, que garante em casos de auditorias e fiscalizações que o efluente foi destinado e tratado de forma correta.
Contrate apenas empresas qualificados para execução destes serviços.
Para ter a certeza de que o tratamento e o descarte final da lama de perfuração seja feito de maneira adequada e dentro dos preceitos legais, há a necessidade de que sejam contratadas empresas responsáveis e devidamente licenciadas junto aos órgãos ambientais.
Essa pratica será parte fundamental para que a construtora seja categorizada como confiável e sustentável.
Para esse caso, sugerimos que as construtoras contratem diretamente as empresas de tratamento, sem intermediários, uma vez que a responsabilidade ambiental está totalmente relacionada entre a geração e a destinação final dos resíduos das obras e hoje os sites são cadastrados na sua maioria diretamente pela internet permitindo este controle on line.
Buscar no estado e na região da obra a empresa que se enquadra nesse contexto, é importantíssimo ou buscar apoio de empresas de consultoria e profissionais habilitados e analista ambientais.
CRITÉRIOS DE MEDIÇÃO E PAGAMENTO
Os estacões executados devem ser medidos em metros lineares escavados (m) da cota do terreno até o arrasamento final da estaca, considerados entre as cotas da ponta do estacão e a do seu arrassamento, e os diâmetros nominais correspondentes.
DESIGNAÇÃO UNIDADE
Taxa de mobilização de equipamento para estacão, mobilização de equipe(s) e equipamento(s) até o localde execução da obra. un
Estacão em solo D= 1,00 m m
Estacão em solo D= 1,20 m m
Estacão em solo D= 1,40 m m
Estacão em solo D= 1,50 m m
Estacão em solo D= 1,60 m m
Estacão em solo D= 1,80 m m
REFERÊNCIAS
1 ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR NM 67. Concreto -
Determinação da consistência pelo abatimento do tronco de cone. Rio de Janeiro, 1996.
2 ____. NBR 5738. Concreto - Procedimento para moldagem e cura de corpos-de-prova.
Rio de Janeiro, 2003.
3 ____. NBR 5739. Concreto - Ensaio de compressão de corpos-de-prova cilíndricos. Rio
de Janeiro, 1994.
4 ____. NBR 12655. Concreto de cimento Portland – Preparo, controle e recebimento –
Procedimento. Rio de Janeiro, 2006
5 ____. NBR 6122. Projeto e execução de fundações. Rio de Janeiro, 1996.
_____________/ANEXO A
BOLETIM DE ESTACAS ESCADAS DE GRANDE DIÂMETRO
Relatório de Acompanhamento de Execução de Estacas Escavadas
Obra: Nº Data:
Cliente: Estaca nº:
Cota da camisa-guia: Cota do fundo:
Cota de arrasamento: Escavado:
Concretado: Não-concretado:
Início Término Diâmetro: ______ (mm)
Cronometragem dos Trabalhos
Serviços Datas Quantidades de Horas Paralisações Datas Equipamentos (horas)
Escavação Defeito mecânico
Trepanagem Falta de parede-guia
Colocação de juntas Falta de água
Colocação de camisa Falta de armação
Colocação de armação Falta de caminhão basculante
Colocação de tubo trem. Falta de concreto
Concretagem Falta de definição do projeto
Tempo de cura Falta de energia
Retirada de juntas Por chuva
Produção Escavação Concretagem
Quantidade executada
Quantidade acumulada no mês
Quantidade acumulada na obra
Observações:
____________________________
Nome do Executor
____________________________
Assinatura do Executor
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 deFora (MG) desde 2005 até 2017, participa como voluntario pela ABMS como apoio a defesa civil de Belo Horizonte, Professor da Escalla Cursos para Mestre de Obras (CEJF / CREA/MG), Professor da Pontífica Universidade Católica de Minas Gerais, em Especialização lato sensu em M. ENG. EM ENGENHARIA GEOTECNICA, da disciplina, Fundações Especiais, Patologias e Soluções, consultor de fundação pesada e geotecnia, comercial e assessor da diretoria da Empresa ProgeoEngenharia Ltda .
Livros:
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