14) ENFILAGENS PARA CONTENÇÃO DE ABOBODAS DE TÚNEIS

A enfilagem tubular é um método de injeção de calda de cimento por meio de tubos em maciços. O procedimento é utilizado para aumentar a estabilidade em solos de baixa resistência em zonas de escavação, geralmente em áreas de emboque de túneis. As enfilagens são um sistema que atuam, portanto, como pré-suporte em condições de solos fracos - é o caso de solos em condições de subsidências e em maciços sedimentares.

As enfilagens podem ser feitas :

1) Tubos metálicos do tipo schedulle metálico

2) Enfilagens com injeção de calda de cimento com alta pressão com Jet-Grounting horizontal

Exemplos de enfilagens com Jet- Grouting :

A) ENFILAGEM HORIZONTAL FEITA COM JET GROUTING :

Para avanço na escavação de túneis em solo ou alteração

B) ENFILAGEM VERTICAL FEITA COM JET GROUTING :

Para consolidação do entorno do túnel
 permitindo uma escavação segura



Metodologia
Enfilagem Tubular Injetada

Perfuração 
Antes do início da atividade de perfuração propriamente dita, deverão ser verificadas a locação da enfilagem e a exata direção e ângulo de perfuração e alinhamento das perfuratrizes. Utilizam-se perfuratrizes roto-percussivas com acionamento pneumático. Todas as atividades de perfuração terão seu desenvolvimento registrado em boletins específicos que fornecerão o histórico do furo, contendo dados cronométricos, geológicos, geométricos e outros de interesse. Concluída a perfuração, será procedida a limpeza do interior do furo, mediante a utilização do ferramental apropriado, até que se complete a eliminação de todos os detritos do seu interior.
Montagem e instalação das enfilagens 
As enfilagens serão montadas no comprimento adequado, conforme projeto, e sua instalação será seqüencialmente à conclusão da perfuração.

Injeção das enfilagens 
A injeção é feita imediatamente após a instalação da armação no furo e consiste no preenchimento do mesmo com calda de cimento com fator água/cimento de 0,5 em peso. É realizada com a introdução da composição de injeção no interior do furo. 
Ao final de cada enfilagem, será emitido boletim individual de cada enfilagem correspondente às atividades de injeção.

Enfilagem tubular injetada


Método de instalação de tubos com injeção de calda de cimento aumenta a estabilidade de maciços

Por Rodnei Corsini
Edição 35 - Fevereiro/2014
 
Divulgação: Fundsolo
Enfilagem tubular injetada executada em obra do Rodoanel, em São Paulo

A enfilagem tubular é um método de injeção de calda de cimento por meio de tubos em maciços. O procedimento é utilizado para aumentar a estabilidade em solos de baixa resistência em zonas de escavação, geralmente em áreas de emboque de túneis. As enfilagens são um sistema que atua, portanto, como pré-suporte em condições de solos fracos - é o caso de solos em condições de subsidências e em maciços sedimentares.

O sistema de enfilagens de tubos é capaz de aumentar a estabilidade e a segurança na área de trabalho, pois transfere as cargas na direção longitudinal, diminuindo com isso as deformações induzidas pelas escavações. "Executamse perfurações no solo acima da abóbada do túnel em escavação e são inseridas tubulações de aço pelas quais se injeta calda de cimento, consolidando o maciço de solo com o aumento da sua resistência", explica o engenheiro Roberto Kochen, presidente e diretor técnico da GeoCompany, empresa focada em estudos e projetos em geotecnia, obras subterrâneas e meio ambiente.


Divulgação: Lipsker/dIvulgação: Dywidag-Systems In

A sequência de execução das enfilagens é definida em projeto, assim como comprimento, inclinação e outras especificações

Sobreposição sucessiva de enfilagens atua como pré-suporte para o avanço da escavação de túneis





Kochen afirma que a enfilagem tubular injetada é bastante utilizada para aumentar a estabilidade de teto em túneis escavados manualmente, pelo método conhecido como New Austrian Tunnelling Method (NATM). O NATM é um método usado para execução de túneis por meio de etapas graduais de escavação, em que normalmente se utiliza revestimento em concreto projetado. Esse método de escavação geralmente emprega, ainda, cambotas, as quais costumam ser constituídas de treliça de barras ou perfis metálicos. A cambota é utilizada como gabarito para auxiliar a projeção do concreto.

Cada etapa de escavação de um túnel em solo pelo método NATM é precedida pelas enfilagens executadas na parte superior do túnel (abóbada). Após as enfilagens, faz-se a escavação do solo, avançando a distância preestabelecida em projeto. Além desse uso mais típico, o sistema de enfilagens tubulares injetadas é frequentemente aplicado para aumentar a estabilidade na seção de emboque e na reescavação de seções de construções subterrâneas que estejam em colapso. Outra possibilidade de aplicação das enfilagens é na melhora da impermeabilização do solo, em combinação com outros métodos de construção de túneis.

As enfilagens costumam ser executadas, sistematicamente, a cada avanço da escavação. "As perfurações, em geral, têm diâmetros variáveis entre 100 mm e 200 mm, declividade entre 5º e 15º e comprimento de 12 m até 18 m", diz Daniel Vergara, engenheiro e diretor de projetos da Vector S.A.S., empresa colombiana de geotecnia aplicada. "Quando se adota a enfilagem como um sistema de pré-suporte ao avanço da escavação, são feitas sobreposições sucessivas", completa Vergara, que defendeu dissertação de mestrado sobre análises de enfilagens na Universidade de Brasília (UnB). Vergara afirma que pode ser feita uma estabilização inicial do portal do túnel antes da execução das enfilagens. Essa estabilização é feita por meio de lançamento de concreto projetado e
instalação de cambota de apoio.

Preparações e especificação 
Para a execução das enfilagens, os pontos onde elas serão executadas e a referência de direção devem ser previamente anotados, em conformidade com o projeto. Os pontos são avaliados para posicionamento e ação da perfuratriz, e a condição do terreno adjacente também deve ser observada para que o equipamento de perfuração se posicione de maneira correta e segura. Os acessórios de perfuração e ferramentas deverão estar posicionados próximos ao local de serviço. No caso de perfuração com água, a rede de abastecimento (mangotes, bombas e caixas d'água) deve ser conferida, assim como os locais para encaminhamento da lama proveniente da perfuração. A perfuratriz usada pode ser rotativa ou rotopercussiva, hidráulica ou pneumática.

A escolha do método de enfilagem como pré-suporte de escavação e a especificação do sistema são precedidas por sondagem do maciço. "Para definir onde serão utilizadas as enfilagens tubulares injetadas, é necessário fazer sondagens ao longo do percurso dos túneis, a cada 20 m, 50 m ou 100 m - depende muito da geologia local", diz Kochen. "Também é necessário identificar regiões com baixo fator de segurança para estabilidade de teto, onde serão necessárias as enfilagens para assegurar a estabilidade", completa.

Vergara enumera algumas das metodologias para o projeto das enfilagens: analítica (que consiste em considerar a enfilagem como uma viga simplesmente apoiada), empírica (baseada na experiência do projetista) e numérica. "A principal dificuldade da modelagem numérica é tratar como elementos distintos a calda de cimento e o tubo de aço. Por isso, em minha pesquisa, adotei os dois componentes como um único elemento, determinando uma rigidez efetiva da enfilagem", diz Vergara.

O projeto das enfilagens gera uma série de documentos necessários para a execução. É preciso realizar um log de sondagem representativa ou próxima ao local de trabalho e um esquema de locação das enfilagens. Uma tabela das enfilagens deve indicar o comprimento e a sequência de execução. E, ainda, antes da execução, devem estar claras as informações sobre o fornecimento e responsabilidade da contratada e da contratante, como por exemplo: água, materiais para confecção dos tubos, cimento etc.

CDURP/Prefeitura do Rio de Janeiro/Consórcio OAS/C


Seção de escavação de túnel em maciço rochoso mostra enfilagens tubulares injetadas, empregadas como tratamento preliminar. Nesse projeto, os furos, espaçados a 0,4 m, receberam tubos de 64 mm, aplicados em toda seção.



Execução 
Antes da perfuração, devem ser verificadas a locação da enfilagem e a exata direção e ângulo de perfuração e alinhamento das perfuratrizes. As atividades de perfuração devem ter seu desenvolvimento registrado em boletins, que poderão fornecer o histórico do furo com dados cronométricos, geológicos e geométricos. Após a perfuração, deve-se verificar a limpeza do interior do furo.

Os tubos para as enfilagens são montados nos comprimentos indicados em projeto e sua instalação é feita imediatamente após a conclusão da perfuração. A conexão típica entre os tubos é feita por meio de roscas macho-fêmea, as quais propiciam bom acoplamento. As roscas reduzem o ponto de fragilidade, melhoram as condições geométricas, eliminam o uso de luvas e equalizam a capacidade de carregamento ao longo de todo o tubo. Isso facilita, ainda, a penetração dos tubos no maciço.

A injeção com a calda de cimento é feita imediatamente após a instalação da armação (tubo) no furo. Consiste no preenchimento da enfilagem com calda de cimento (fator água/cimento de 0,5 em peso). A composição de injeção é introduzida no interior do furo. Ao final da execução de cada enfilagem, é emitido um boletim individual correspondente às atividades de injeção.

Divulgação: Fundsolo

 Tubulações usadas nas enfilagens são montadas nos próprios canteiros



Avaliação e produtividade 
Segundo Kochen, é necessário fiscalizar o comprimento da perfuração, a correta inserção do tubo de aço, a injeção correta da bainha e de todas as válvulas e a execução como um todo das enfilagens necessárias. Um profissional deve ser escalado especialmente para ficar responsável por verificar as condições para a entrada e para a movimentação dos equipamentos no canteiro da obra. E, também, para o descarregamento dos equipamentos, utensílios e ferramentas.

De acordo com parâmetros da Fundsolo, empresa de serviços geotécnicos e fundações, uma equipe típica para execução de enfilagens é composta por dez pessoas: um encarregado, um operador de perfuratriz, um injetador, um montador, um soldador e cinco auxiliares. A produtividade média dessa equipe na execução da enfilagem (perfuração, instalação e injeção) é de 80 m por turno. Uma equipe nesse formato, segundo a Fundsolo, necessita de uma área de trabalho de 70 m² no canteiro.

Normalmente, o serviço é contratado considerando a execução das enfilagens tubulares injetadas com todos os procedimentos necessários (fornecimento e preparação dos tubos, perfuração do maciço, instalação dos tubos nos furos e injeção de calda de cimento). A avaliação e aceitação do serviço devem dispor dos boletins executivos de cada enfilagem e do resumo de produção.



2) Enfilagem tubular injetada

Técnica tem como propósito dar suporte prévio para escavação de túneis

Por Rodnei Corsini
Edição 35 - Fevereiro/2014
 
 

O método de enfilagem tubular injetada é um sistema para pré-suporte de escavações, utilizado em casos de solos em condições de subsidências e em maciços sedimentares. Essa solução aumenta a estabilidade e a segurança na área de trabalho, pois transfere as cargas na direção longitudinal da escavação e diminui as deformações induzidas pela interferência no maciço.

A enfilagem é um conjunto de perfurações subhorizontais, com um tubo de aço em seu interior, o qual é preenchido com calda de cimento. As perfurações são feitas rodeando o perímetro da escavação, de modo a formar uma pré-abóbada para suportar o terreno situado acima e reduzir os recalques. Esse sistema de pré-suporte é, frequentemente, usado para aumentar a estabilidade na seção de emboque em construções subterrâneas. A enfilagem tubular também pode ser empregada para reescavação em áreas que sofreram colapsos e para avanços em zonas de falhas, entre outros.


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Os preparos que antecedem a execução da enfilagem devem contemplar itens como a sondagem do maciço de trabalho, o projeto de locação das enfilagens e a sua especificação (com numeração e comprimento dos tubos e sequência de execução). Veja as principais etapas de um procedimento de enfilagem para escavação de túneis.

1 Montagem e preparação dos tubos
Os tubos metálicos são montados com cortes, emendas ou rosqueamento para que possam compor as enfilagens, de acordo com o comprimento estipulado no projeto. São feitas perfurações nos tubos (em geral com broca de 8 mm) para que a calda de cimento a ser injetada possa "vazar" para entrar em contato com o maciço. A ponta do tubo, a qual ficará na parte final do furo, é fechada em forma de bico ou cunha para facilitar sua introdução na perfuração.

2 Perfuração 
A perfuração é feita com máquina perfuratriz hidráulica ou pneumática. Costumam ser usadas brocas com diâmetro de pelo menos 4 polegadas. As perfurações costumam ter aclividade entre 5o e 15o e profundidades entre 12 m e 18 m em geral (esses valores, entretanto, podem variar em alguns projetos). Caso a perfuração seja feita a seco, são usadas brocas tricônicas ou bits especiais com ar comprimido para a limpeza do furo. Caso a perfuração utilize circulação de água, são necessárias bombas d'água com capacidade adequada para limpeza do furo e refrigeração das brocas.

Se houver material rochoso no percurso da perfuração, devem ser usadas ferramentas como martelos pneumáticos de superfície ou de fundo (tipo "down the hole").

3 Instalação dos tubos 
Ao final da execução da perfuração, o tubo é transportado manualmente da área de montagem até o furo. A introdução do tubo e a sua instalação devem ser feitas de forma lenta e cuidadosa, para evitar qualquer dano ao duto por conta de flexão excessiva ou de atrito.

4 Injeção das enfilagens 
A injeção do tubo é feita com calda de cimento aplicada com pressão suficiente. Essa fase é executada por meio da introdução de uma coluna de injeção com obturador simples no interior do duto da enfilagem. Através dela, é injetada a calda de cimento até o seu vazamento pela boca do furo. A calda de cimento tem fator água/ cimento de 0,5 em peso como referência.

 

Por Rodnei Corsini
Colaboração e fonte:
 Engenheiro Roberto Kochen, presidente e diretor técnico da GeoCompany; Manual de Procedimento Executivo de Enfilagens Tubulares Injetadas (Fundsolo).



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