18) CORTINA DE INJEÇÃO DE CONSOLIDAÇÃO DE TRATAMENTO DE FUNDAÇÃO DE BARRAGENS

CORTINA DE INJEÇÃO


Generalidades O sistema de injeção deverá ser tal que a calda de cimento possa ser introduzida na totalidade do furo, ou em diferentes profundidades do mesmo, mediante o emprego de obturadores.
A disposição dos equipamentos de injeção deverá incluir um circuito de retorno, convenientemente concebido, para que a calda de cimento possa circular, continuamente, ao longo da tubulação, a fim de evitar a obstrução da mesma e, simultaneamente, permitir um controle acurado da pressão no furo, por menor que seja o volume de calda injetado.

OBTURADOR DUPLO TIPO CHIFRE DE BODE

     

A distância entre o agitador e a bomba injetora não poderá ser maior do que 10,0 m e a distância entre a bomba injetora e o furo injetado não deverá exceder a 50,0 m, a não ser que seja introduzido um agitador intermediário ou mantido um controle sistemático de acompanhamento da calda de injeção, junto a boca do furo, que garanta a manutenção de suas características originais de fluidez, sedimentação e temperatura. No circuito de injeção não será permitido o emprego de tubulações, de acessórios ou de hastes com diâmetro interno inferior a 25 mm. As tubulações deverão ser lavadas periodicamente, com água corrente, com o fim de evitar obstruções por deposição de calda. Não será permitida a utilização de tubulações ou hastes de alumínio.


OBRA DE ESTREITO


§Tratamentos de Fundação (Cortinas de Injeção):


1) CORTINA DE INJEÇÃO (IMPERMEABILIZAÇÃO) - UHE RETIRO BAIXO:




Perfuração para instalação da manobra para obturação dos furos e injeção de calda de cimento



Sondagem Mista para confirmação do comportamento da calda no maciço da barragem


Misturador Duplo horizontal para preparo da calda de cimento para consolidação da Barragem


Obturador duplo tipo "Chifre de Bode" para injeção da calda de cimento 



2) UHE IRAPÉ - LELIVÉDIA/MG - CORTINA DE INJEÇÕES



Plano Inclinado que foi executado em Irapé para execução da perfuração e tratamento com injeção no Plinto da Barragem

3) UHE DONA FRANCISCA - AGUDO / RS - CORTINA DE INJEÇÕES



Perfuratrizes furando o maciço da barragem


4) CORTINA DE INJEÇÃO (IMPERMEABILIZAÇÃO) - PCH PIPOCA E UHE RETIRO BAIXO




Perfuratriz sobre esteiras trabalhando


Conjunto de Perfuratrizes Trabalhando na execução da Cortina de Injeção

5) CORTINA DE INJEÇÃO (IMPERMEABILIZAÇÃO) - BARRAGEM DO MIGUELÃO / MG



Bancada para aplicação no misturador duplo vertical para injeção de consolidação de calda de cimento



Perfuratriz CR-4 montada sobre andaimes para locais de difícil acesso


6) Barragem para reserva de água de recarga de Mineroduto:





Detalhe da plataforma intermediária criada para tratamento da barragem



Modelo de Perfil Geológico geotécnico de Absorção




Estudo do comportamento da estabilidade da barragem quando da execução da cortina de injeção



6) BOLETIM DE INJEÇÃO




7) GRAFICO DE ABSORÇÃO DE CALDA




8) PERFIL DE ABSORÇÃO DE CALDA NUM MESMO REFERENCIAL



FUROS PRIMÁRIOS


FUROS SECUNDÁRIOS


FUROS TERCIÁRIOS


FUROS QUATERNÁRIOS


FUROS QUINTENÁRIOS




1 - Tratamento Sub-Superficial da Fundação

 2 - Generalidades

 2.1 -  Condições Hidrogeológicas e Geotécnicas

 A fundação do vertedouro será constituída integralmente por maciço rochoso tipo I/II. Embora de excelente qualidade, o maciço apresenta, no horizonte de fundação, grau de fraturamento F1 (a jusante do eixo) e graus de fraturamento variando entre F2 e F3, a montante do eixo. As perdas de água variaram de 1,0 a 5,0 l/minxmxkg/cm2, indicando tratar-se de maciço com condutividade hidráulica mediana. Conforme indicaram os estudos de geologia de subsuperfície, na região das ombreiras tanto direita, quanto esquerda, as fraturas e juntas estão na sua maioria seladas, o mesmo acontecendo com o acamamento sedimentar. Em termos gerais, nas ombreiras o fraturamento varia de F3 a F5 e a condutividade hidráulica é baixa, variando entre 0 e 3,0 l/minxmxkg/cm2.

 2.2 - Conceituação do Tratamento

Das condições descritas no item anterior, conclui-se da necessidade de adoção de uma cortina de injeções de impermeabilização para homogeneizar as permeabilidades e eliminar os maiores valores de perda de água. Esta cortina de injeções poderá ser iniciada com os furos espaçados a cada 12,00 m, e prosseguir fechando o espaçamento nos pontos onde os ensaios de perda de água e absorção de cimento recomendarem. Tendo em vista que não há nenhum condicionante geológico importante, a profundidade dos furos deverá ser da ordem de 0,4 h, sendo h a carga hidráulica sobre a fundação. Em alguns trechos do maciço a espessura de zona fraturada poderá condicionar a profundidade dos furos, não se aplicando nesta zona o critério geométrico. A esta cortina de injeções de impermeabilização deverão ser associadas duas linhas de furos rasos, uma a montante e outra a jusante, com profundidade de  4,00 m e espaçados a cada 8,00 m, para injeção de fraturas mais freqüentes, à pequena profundidade.

 2.3 -  Descrição do Tratamento

 Basicamente os serviços serão executados nas seguintes etapas:

 1.  Execução e injeção de furos rotativos exploratórios a cada 48 m, com retirada de testemunhos e ensaios de perda d’água em trechos de 3,0 m e com profundidade de 3,0 m abaixo do limite previsto para o tratamento.

 2.  Execução e injeção de furos primários espaçados a cada 12,0 m, a roto-percussão.

 3.  Análise dos resultados de absorções dos furos obrigatórios e definição dos locais com necessidade de furos secundários.

 4.  Execução e injeção dos furos secundários adjacentes aos furos primários com maiores absorções de cimento.

 5.  Execução e injeção de furos terciários adjacentes aos furos secundários que tiveram absorções significativas de calda.

 6.  Caso algum furo terciário ainda apresente absorções consideradas grandes, será avaliada a necessidade de reforço do tratamento com furos quaternários.

 2.4 - Furos Exploratórios

 2.4.1 - Geral

Os furos exploratórios, espaçados a cada 48 m, serão executados com sondagem rotativa, diâmetro NX, com retirada e classificação de testemunhos.

Os ensaios de perda d’água serão executados em trechos de 3,0 m e em 3 estágios de pressão.

Os furos exploratórios serão injetados segundo os mesmos critérios definidos para o restante da cortina.

2.4.2 - Execução dos Furos

Preferencialmente os furos exploratórios deverão ser executados a partir do terreno natural, antes da escavação prevista no projeto.

Os equipamentos a serem utilizados na execução dos furos serão os convencionais utilizados nas sondagens com retirada de testemunhos em rocha. Os equipamentos de furação deverão ter características e estar em condições de executar os furos com recuperação mínima de 70%.

O Consultor poderá autorizar o aprofundamento de um determinado furo exploratório, caso o mesmo não tenha atingido um maciço rochoso com permeabilidade mínima desejada.

 2.4.3 - Ensaios de Perda d’Água

Os ensaios de perda d’água sob-pressão serão executados em trechos de 3,0 m, em 3 estágios de pressão, e a medida que o furo for sendo perfurado.

Previamente à execução do ensaio, o trecho do furo deverá ser lavado com água sob-pressão, de forma a remover todos os detritos da parede e do fundo do furo.

As pressões a serem utilizadas nos 3 estágios serão a pressão inicial, pressão máxima e pressão final. As pressões iniciais e finais deverão ter um valor correspondente a 50% da pressão máxima.

A pressão máxima de ensaio será definida pela equação:             

                  Pmáx = 0,25H       onde,

 Pmáx = pressão máxima de injeção (Kgf/cm2)

H = profundidade em metros do obturador, contado a partir da boca do furo.

 

2.5 - Injeção dos Furos

Para injeção dos furos exploratórios serão adotados os mesmos critérios estabelecidos para o restante da cortina.

2.6 - Cortina de Injeção

2.6.1 - Perfuração

Os furos serão executados a partir do terreno natural ou após a escavação prevista em projeto. O trecho de solo ou saprolito existente sobre a camada de rocha alterada a ser tratada, deverá ser perfurado por percussão ou por lavagem, com revestimento do furo. O topo da rocha alterada será definido a partir do ponto considerado impenetrável ao avanço por trépano e lavagem. O diâmetro do furo na região do capeamento deverá ser compatível com o diâmetro do furo no trecho a ser tratado.

O trecho a ser injetado será perfurado com perfuratriz rotopercussiva e o furo deverá ter um diâmetro mínimo de 2 1/2”.

O furo será executado em toda a sua profundidade prevista, para posterior injeção em trechos de 3,0 m, pelo processo ascendente.

 2.6.2 -  Lavagem dos Furos

Imediatamente antes da injeção, o furo deverá ser lavado com jatos de ar ou água limpa até que a água de lavagem saia isenta de impurezas perceptíveis por meios visuais ou táteis.

Caso a injeção do furo não seja efetuada logo após a lavagem, o furo deverá ser protegido de maneira a não permitir a entrada de sujeira ou ser relavado pouco antes da injeção, a critério da FISCALIZAÇÃO.

Furos obstruídos, onde não for conseguida uma boa limpeza, deverão ser obturados globalmente, executando-se perfuração e injeção de furo ao lado às expensas da CONTRATADA. A reperfuração nesses casos será realizada às expensas da CONTRATADA.

2.6.3 -  Métodos de Injeção

Em princípio, os furos deverão ser injetados de maneira ascendente, em trechos da ordem de 3,0 metros de comprimento, utilizando-se obturadores de borracha. Caso se mostre inviável a obturação devido às características da rocha (fraturada, alterada, etc), a injeção deverá ser descendente, em trechos da ordem de 3,0 m, reperfurando-se os trechos injetados após a cura, os quais estarão aptos para fixar o obturador.

A critério da FISCALIZAÇÃO poderão ser utilizados outros processos para fixação do(s) obturador(es), desde que não prejudiquem a eficiência das injeções.

O circuito de injeção será do tipo fechado, isto é, provido de tubulação de retorno. Assim sendo, a pressão de injeção será fixada pela abertura do registro situado no circuito principal.

2.6.4 - Equipamentos para as Injeções e Ensaios

Todos os equipamentos para as injeções e ensaios deverão estar em perfeitas condições de funcionamento, de maneira a evitar interrupções no trabalho, devido a quebra de equipamento, falta de acessórios, etc.

Os equipamentos de execução serão:

      Perfuratriz roto-percussiva;

  Sonda-rotativa;

  Bomba para abastecimento de água com capacidade superior a 100,0 l/min;

  Bomba injetora com vazão de 150,0 l/min a uma pressão de 14,0 kgf/cm2;

  Agitador e misturador de alta rotação e com capacidade mínima de 3 vezes a vazão da bomba injetora;

  Hidrômetro;

  Manômetro;

  Tubulação;

  Estabilizador de pressão;

  Ferramentas adequadas e outros equipamentos e materiais necessários a execução dos serviços;

  Outros equipamentos de controle a serem especificados pela FISCALIZAÇÃO nas instruções de campo.

2.6.5 -  Pressão de Injeção

A pressão manométrica de injeção a ser aplicada será P = 0,25H, sendo “P” a pressão em kgf/cm2 e “H” a profundidade em metros, contada da boca do furo até a posição do obturador. Após os primeiros resultados será estudada a conveniência ou não de alterar a pressão de injeção.

No trecho superior (mais próximo à superfície) a pressão manométrica de injeção não deverá ser superior a 0,5 kgf/cm2.

A pressão máxima de injeção não deverá ser imposta de vez, mas sim atingida através de aumentos parciais, cada um com alguns minutos de duração.

2.6.6 - Materiais

a) Composição das Caldas

As caldas a serem utilizadas nas injeções serão constituídas de água e cimento, eventualmente com a adição de bentonita, areia ou de produtos químicos. Os materiais serão fornecidos e estocados conforme definido no item ET-6.5 - Materiais, destas Especificações.

b) Cimento

O cimento poderá ser do tipo Portland ou Pozolânico ou ainda qualquer outro tipo que propicie uma calda com as características reológicas especificadas.

O cimento deverá ter uma finura Blaine superior a 3.200 cm2/g e uma percentagem de finos passante na peneira #200 (0,074 mm) superior a 98%.

c) Areia

A areia a ser utilizada será de granulometria fina, com grãos de preferência rolados, não contendo matérias orgânicas. A areia será peneirada recorrendo a uma pe­neira nº 8. Não deverá apresentar mais de 10% de elementos inferiores a 0,1 mm, e a dimensão máxima será de 0,2 mm (seguir norma MB-95 da ABNT exceto ao diâmetro máximo).

d) Água

A água destinada às injeções será visualmente limpa e não conterá percentagens exageradas de ma­teriais dissolvidos, de óleos, de sulfatos, de materiais coloidais em suspensão, assim como de elementos de dimensão superiores a 0,080 mm e de matéria orgânica em sus­pensão ou dissolvida.

A temperatura da água para o preparo das caldas de injeção não deverá ultrapassar 25°C, nem descer abaixo de 5°C.

e) Aditivos

O emprego de aditivos, fluidificantes, aceleradores ou retardadores, e de um mo­do geral, de quaisquer produtos aditivos do cimento deverá ser submetido à autorização da FISCALIZAÇÃO, após a realização de ensaios de laboratório a serem efetuados por conta da CONTRATADA, que procurará mostrar as vantagens do seu emprego.

É proibido o uso de qualquer produto com composição química desconhecida ou mantida secreta.

f) Bentonita

A bentonita utilizada na preparação das caldas bentonita-cimento deverá apresentar um limite de liquidez igual ou superior a 400%.

A bentonita em suspensão na água não deverá conter qualquer partícula de dimensão superior a 0,080 mm (a calda de bentonita pura não deverá deixar qualquer percentagem de material retido quando peneirada por via úmida através da peneira #200). Além disso não deverá conter qualquer elemento prejudicial à pega do cimento.

g) Produtos Químicos

Poder-se-á recorrer a produtos químicos, sempre sujeitos à aprovação prévia da FISCALIZAÇÃO. Em princípio, eles serão o silicato de sódio comercial, e o bicarbonato de sódio, como reativo.

2.6.7 - Características das Caldas

As dosagens da calda de cimento e água serão definidas pela relação em peso C/A (cimento/água). O traço da calda poderá variar de 1:2 (calda mais fluida) e traço 1:0,8 (calda grossa). Estes traços deverão ter as seguintes características:

 a) Fator de sedimentação

      mínimo de 95% para calda grossa (1:0,8)

  mínimo de 90% para calda 1:1

  mínimo de 85% para calda fluida (1:2)

 b) Fluidez

A fluidez da calda será avaliada através da viscosidade medida pelo viscosímetro tipo Cone de MARCH (Æ 4,8 mm). O tempo de escoamento do volume de calda colocada no funil padrão deverá estar compreendido entre 35 e 40 segundos.

c) Tempo de início de pega

O tempo de início de pega da calda deverá estar compreendido entre 2 e 6 horas.

d) Temperatura da calda

Deverá ser verificada a variação das características roelógicas da calda com a temperatura da mesma, de forma a se avaliar a necessidade de resfriamento da água para confecção destas caldas.

Tudo indica que as condições de estabilidade de fluidez da calda, traços 1:2 e 1:1, só poderão ser conseguidas com a adição de bentonita. O modo de preparação da calda com bentonita será o seguinte:

Preparação de uma calda-mãe de bentonita-água; mistura a alta turbulência, de acordo com uma relação B/A (Bentonita-Água) previamente definida; e armazenamento da calda num tanque de grande volume onde será mantida continuamente agitada;

Esta primeira calda será utilizada para preparar as caldas bentonita-cimento por adição de água e de cimento, e mistura a alta turbulência.

A mistura final da primeira calda com o cimento demorará pelo menos 3 minutos.

Em nenhum caso se deve utilizar o mesmo tanque para preparar a calda bentonita-cimento e bentonita-água. A bentonita nunca deve ser ativada com a água em tanques onde exista cimento, mesmo que a percentagem de cimento seja muito reduzida.

A CONTRATADA indicará pormenorizadamente o material e as instalações de dosagem, mistura e injeção que pretende utilizar, os quais serão submetidos à aprovação da FISCALIZAÇÃO.

2.6.8 - Caldas a utilizar

 Em princípio são definidos os seguintes tipos de calda, cujos traços deverão ser  ajustados na fase inicial dos trabalhos:

  Calda A - C/A = 1:2 com adição de 2% de bentonita

  Calda B - C/A = 1:1 com adição de 1% de bentonita

  Calda C - C/A = 1:0,8, sem ou com adição de 1% de bentonita

  Argamassa - Água/Cimento/Areia = 1:1:1

2.6.9 - Sequência de Injeção

Os procedimentos aqui estabelecidos serão ajustados pelo fiscalização, durante a execução dos serviços.

A injeção de um trecho obedecerá a seguinte seqüência:

a) Iniciar a injeção com a calda A (1:2). Após a injeção de 100 kg/cimento por metro de furo, verificar o comportamento da pressão. Se a pressão tiver uma tendência de subida, confirmar a injeção até a nega. Se a pressão se mantiver estável, mudar a calda para o traço B (1:1). 

b) Repetir para o traço B (1:1), o procedimento descrito no item a) para o traço A.

c) Repetir para o traço C (1:0,8), o procedimento descrito no item a) para o traço A.

d)Injetar a argamassa até um consumo de cimento de 100 kg/m. Prosseguir a injeção até a nega, se for observada que a pressão tem tendência a subir. Caso a pressão se mantenha constante, paralisar a injeção por 24 horas. Após este tempo retomar a injeção de argamassa até uma tomada de cimento de 100 kg/m.

O atual conhecimento das condições do maciço objeto do tratamento, indica ser pouco provável a necessidade de injeção de argamassa.

A nega será atingida quando a absorção de calda, num trecho submetido à pressão máxima para o mesmo for inferior a 1,0 litro/min/metro durante 10 minutos.

2.6.10 - Critérios para execução de furos eventuais

O critério para execução de furos eventuais de ordem superior (secundários e terciários) será em função da absorção de cimento.

Se um dos trechos de um determinado furo primário tiver uma absorção de cimento igual ou superior a 50 kg/m, será necessário executar os 2 furos secundários adjacentes.

Se um dos trechos de um determinado furo secundário tiver absorção de cimento igual ou superior a 50 kg/m, será necessário a execução dos 2 furos terciários adjacentes.

Caso algum trecho de um furo terciário, ainda apresente absorções superiores a 50 kg/m, será avaliada pelo fiscalização, a necessidade de execução de furos quaternários ou até mesmo furos quintenarios ou necessidade de execução de uma nova linha de injeção.

 2.6.11 - Registros da injeção

 Para cada furo injetado deverá ser executado pela CONTRATADA o boletim de perfuração e de injeção, o qual deve indicar:

    a) Boletim de Perfuração

  número do furo, cota da boca, diâmetro e data

  espessura do capeamento e profundidade final

  ocorrências durante a perfuração

  eventual dados de ensaios

b) Boletim de Injeção

       número do furo e data

  trechos injetados

  traços, pressões e tomadas de caldas

  ocorrências observadas

 2.6.12 - Furos de Controle ou confirmatórios

A eficiência da cortina de injeção será avaliada em princípio pelas tomadas de calda dos furos de última ordem injetados.

Em regiões onde forem observadas grandes absorções de calda, poderá ser autorizada pelo fiscalização ou pelo contratante final, a execução de furos rotativos para verificação das condições do maciço após o tratamento.

Quando existir campanha de sondagem anterior com medida de SPT poderá ser avaliado a melhora do trecho injetado em solo com a melhoria do SPT no trecho tratado.

Já se o tratamento for feito na rocha fragmentada alterada, nestes furos poderão ser feitos ensaios de perda d’água para comparar com a melhoria da absorção do ensaio de perda d´água antes do tratamento da barragem e posteriormente injetados.



Contato para Execução de projetos e / ou serviços

Luiz Antônio Naresi Júnior
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Tel.: (32) 8854-8888 / (31) 9230-1333 - Durante a semana
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