14) ENFILAGENS PARA CONTENÇÃO DE ABOBODAS DE TÚNEIS

Enfilagem DSI

A GEOTECNIA APLICADA EM TÚNEIS EXECUTADOS PELOS MÉTODOS NATM ou SIMILARES

VANTAGENS E IMPORTÂNCIA NO CUIDADO E EXECUÇÃO:

1) Métodos de execução de túneis como NATM ou similares, onde existe uma interação íntima das intervenções com o maciço a ser escavado, exigem uma atenção especial dos especialistas na qualidade das respostas (feed backs) que este apresenta a cada ação do executor.

2) A cada ação aparece uma reação do maciço, que pode, eventualmente, ser de característica inesperada, necessitando análise cuidadosa e contra-ações rápidas.

3) As intervenções geotécnicas normalmente são preconizadas previamente em projetos, entretanto são instrumentos úteis e necessários em situações inesperadas nas frentes de escavação.

4) Estas intervenções devem ser executadas por empresas e profissionais qualificados, sendo recomendada a versatilidade desta na adoção e execução de tecnologias específicas e necessárias a cada situação que se apresente.

Enfilagens Metálicas Tubulares Como Pré Suporte de Túneis: Conceitos Técnicos e Casos de Obra"

Nosso Gerente de Engenharia e de Desenvolvimento, Alaor Coelho Jr., ministrou este excelente webinar.


DYWIDAG - DSI


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 :

Técnicas que podem ser utilizadas para execução de enfilagens:


1) Enfilagens
. Tubular Injetada ou Preenchida. CCPH. Bulbo Contínuo. Pregagem
2) Drenagem do Maciço
. DHP – por gravidade ou a vácuo. Rebaixamento por Ponteira ou por PBS
3) Estruturação
. Ancoragens radiais ou laterais. Jet Grouting – apoio de cambotas. Estaca Raiz – apoio de cambotas
4) Recondicionamento do maciço
. Pré injeção. Injeções em geral – cimentícios ou não

1) ENFILAGEM HORIZONTAL FEITA COM JET GROUTING :


Para avanço na escavação de túneis em solo ou alteração

1.1) ENFILAGEM VERTICAL FEITA COM JET GROUTING :

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.

1.2) 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.

2.1) 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.

2.1.1) Enfilagem Convencional

O sistema de enfilagens de tubo 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.

Trata-se de um sistema de fácil execução, sendo esta uma das principais vantagens, devido ao tipo e custo dos equipamentos utilizados na instalação (Jumbo de Perfuração) e a baixa especialização dos operários, adaptando-se perfeitamente as variações das condições geológicas.

As armaduras suporte, colocadas à frente da escavação, se sobrepõe em certo comprimento que dependerá das características geométricas do túnel.

Abaixo um exemplo do obturador hidráulico da INCOTEP.

OBTURADOR HIDRÁULICO

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.

Fiscalização

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 engenheiro geotécnico com experiência 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.

Para execução de enfilagens é composta por doze pessoas: um encarregado, um operador de perfuratriz, um injetador, um apontador, um montador, um soldador, um técnico de segurança e cinco auxiliares.

A produtividade média dessa equipe na execução da enfilagem (perfuração, instalação e injeção) é de 75 m por turno, necessita de uma área de trabalho de 100 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 para evitar acidente durante a escavação

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 feitas para permitir o reforço das escavações.

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 garantindo maior segurança durante a escavação aos trabalhadores.


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 como se fosse uma lage de aço e calda de cimento.

Esse sistema de pré-suporte é, frequentemente, usado para aumentar a estabilidade na seção de emboque em construções subterrâneas e falhas geológico geotécnicas identificadas por uma excelente campanha de sondagem mista antes da execução do túnel, o que é uma medida correta que permite aos projetistas e calculistas melhor definição do projeto executivo garantindo a segurança do projeto e da obra a ser executada.

A enfilagem tubular também pode ser empregada para reescavação em áreas que sofreram colapsos e para avanços em zonas de falhas, incidentes durante a escavação ou como medida de prevenção para evitar acidentes de trabalho durante a escavação dos túneis, sendo uma medida técnica eficiente e de boa prática garantindo a segurança da escavação.


2.2) 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").

2.3) 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.


Tubos de Enfilagem auto-perfurantes metálicos

Instalação dos tubos metálicos dotados de válvulas manchetes simples ou duplas do tipo chifre de bode para injeção em uma única fase ou dependendo do maciço localizadas e em fases sucessivas

2.4) Injeção das enfilagens

As pressões de injeção, sugerirdas pelo Dr. Nick Barton, mesmo considerando todas as condições de contorno eram muito altas, da ordem de 100 Kg/cm2.

Algumas condições de contorno eram: baixa cobertura de rocha (3 metros), cerca de 20 metros de coluna d’água (NA), fraturamento caótico da rocha e outros.

Boa parte do tratamento foi executado com pressões máximas da ordem de 20 Kg/cm2. Entretanto, numa determinada situação foi possível experimentar a verdadeira técnica Barton de pré-injection, onde chegou-se a 60 Kg/cm2 e o resultado foi surpreendente.

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.

Abaixo detalhe do comportamento esperado da enfilagem, que serve como lage de aço superior na ausência de suporte de cobertura de solo / alteração, como faz o tratamento de consolidação do maciço mudando as condições do maciço enrigecendo o mesmo.

2.5) Testes de exsudação, fluidez e moldagem de CPs para controle e qualidade da nata de cimento injetada :

METODOLOGIA ICNOGRÁFICA EXECUTIVA

O Método arco-guarda-chuva (UAM) ou Forepole é um método convencional e econômico na escavação de túneis, e está em uso para aumentar a sustentabilidade da frente de escavação, minimizar a subsidência da terra e evitar a queda de rochas de detritos, quebra de rostos de túneis e deslizamentos de terra. Nesta estratégia, no início, alguns buracos serão perfurados em um padrão semi-circular em um ponto alto do túnel e ao redor da coroa do túnel. Colocar alguns tubos de aço em cada um desses buracos e rejulá-los formaria um forte tubo de arco de guarda-chuva acima da coroa do túnel. Os tubos que são instalados em duas etapas consecutivas, têm comprimento sobreposto e para implementação desta sobreposição, um certo ângulo em relação ao eixo longitudinal do tubo do túnel será levado em conta.

Em rochas e solos fracos, o método de arco de guarda-chuva (UAM) tem sido usado além do novo método de tunelamento austríaco (NATM). NATM e UAM são os métodos clássicos mais conhecidos usados na escavação de túneis. UAM é uma alternativa muito eficaz especialmente em solos e rochas fracas.