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Dentre as obras de construo civil, as de tneis so certamente as que apresentam os maiores percalos para a sua execuo, devido dificuldade em se conhecer com preciso todas as condies do terreno a ser atravessado. O atual conhecimento da mecnica dos solos e das rochas, aliado aos novos equipamentos de investigao do terreno e novos instrumentos de auscultao, permitem a elaborao de modelos geomecnicos com adequado grau de preciso para definio de mtodos construtivos mais seguros e eficazes. Este MANUAL TCNICO destina-se aos engenheiros trainees, tcnicos e mestres de obra que vo iniciar suas atividades nas obras de tneis em terrenos pouco consistentes executados pelo NATM. So apresentados os conceitos que regem o NATM, algumas noes sobre o conhecimento do terreno, a instrumentao mais usada e um pequeno fundamento terico do processo. dada nfase ao mtodo construtivo, particularmente ao concreto projetado, e ao acompanhamento e controle da execuo. A conscientizao de toda a equipe executora sobre os princpios que regem a execuo de tneis em terrenos pouco consistentes fundamental para que sejam tomadas as precaues necessrias contra acidentes to comuns nesse tipo de obra. Sero sempre benvindas sugestes e contribuies dos leitores no sentido de aperfeioar o Manual, que podero ser incorporadas nas prximas edies.

Os Autores Eng. Carlos Augusto Campanh FIGUEIREDO FERRAZ Consultoria e Engenharia de Projeto Ltda Eng. Pedro Boscov CBPO Engenharia Ltda Reviso Final: Prof. Dr. Victor F. B. de Mello

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MANUAL TCNICOMANUAL TCNICOMANUAL TCNICOMANUAL TCNICO

TNEIS EM TERRENOS POUCO CONSISTENTES INTRODUO ................................................................................1 I. CRITERIOS DE PROJETO ................................................10 1. LEVANTAMENTO TOPOGRFICO ................................................10

2. CONHECIMENTO DO TERRENO ................................................10

2.1. Ensaios Ssmicos ..........................................................10 2.2. Sondagens ..........................................................11 2.3. Ensaios Geotcnicos ..........................................................12 2.3.1. Nveis d gua ..........................................................12 2.3.2. Poos e Trincheiras ..........................................................12 2.3.3. Investigaes Complementares dentro do Tnel .................12

3. PARCIALIZAO DA SEO DO TNEL ......................................13

3.1. Critrios Bsicos da Parcializao ......................................13 3.2. Mtodos Construtivos ......................................14

4. INSTRUMENTAO ....................................................................16

4.1. Instrumentao Externa ................................................16 4.2. Instrumentao Interna ................................................18

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II. EXECUO DA OBRA

1. PROCESSOS DE ESTABILIZAO DO MACIO

1.1. Drenagem Rebaixamento do Lenol Fretico ..................24 1.2. Enfilagens ......................................................................27 1.3. Injees ......................................................................28 1.4. Congelamento ......................................................................29 1.5. Jet-Grouting ......................................................................30 1.6. Agulhamento ......................................................................32

2. SISTEMAS DE ESCORAMENTO ASSOCIADOS AO CONCRETO PROJETADO ........33

2.1. Cambotas ......................................................................33 2.2. Tirantes ......................................................................36 2.3. Malha de Ao ......................................................................39 2.4. Fibras de Ao ......................................................................40

3. SISTEMA DE ESCORAMENTO DE PR-CORTE .............................41 4. ESCAVAO ................................................................................42

4.1. Execuo dos Emboques .................................................42 4.2. Escavao do Tnel ............................................................46

5. CONCRETO PROJETADO ............................................................48

5.1. Equipamento de Projeo .................................................48 5.2. Cuidados na Projeo .................................................53 5.3. Tcnica de Projeo .................................................59 5.4. Caractersticas do Concreto .................................................64 5.5. Treinamento da Equipe e Capacitao do Mangoteiro ........66 5.6. Moldagem de Placas Para Ensaio .......................................77

6. ARCO INVERTIDO ......................................................................79 7. REBAIXO ................................................................................80 III. ACOMPANHAMENTO E CONTROLE DA EXECUO ........81

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1. MEDIDAS DE ATENDIMENTO S FRENTES DE SERVIO ..................81

1.1. Medidas preventivas e corretivas de menor porte ..................81 1.2. Medidas de conteno e recuperao significativas ..................88

2. ACOMPANHAMENTO DAS DEFORMAES E CRITRIOS PARA TOMADA

DE DECISES ................................................................................95

2.1. Deformaes excessivas .................................................96 2.2. Critrios para tomada de deciso de intervir no macio ou estrutura ......103

3. DANOS LOCALIZADOS NAS ESTRUTURAS ...........................104 4. RECURSOS PERMANENTES PRXIMOS S FRENTES DE SERVIO ................108

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INTRODUO Terrenos pouco consistentes so os que apresentam baixa resistncia e/ou grande deformabilidade quando submetidos a esforos resultantes de eventos tais como escavao em seu interior (tnel, ou fundo de vala, etc.): podem ter tal comportamento independentemente da condio da gua do subsolo circundante ao volume escavado; mas ficam muito menos consistentes e menos estveis quando a escavao abaixo do lenol dgua. Um comportamento agravante, bastante variado de solo para solo, e muito importante para a fase de obra, a rapidez com que a instabilizao e/ou acentuada deformao se manifesta, o que se chama de Tempo de Auto-Sustentao. Nas areias este tempo prximo de zero, enquanto mas argilas ele bem maior, amplo. Modernamente os tneis em terrenos pouco consistentes so executados por dois mtodos: o NATM (New Austrian Tunneling Method - Novo Mtodo Austraco de Execuo de Tneis) e o de Couraa (Tatuzo). Neste MANUAL TCNICO ser tratado somente o NATM. NATM O principio bsico do NATM fazer com que o terreno, em vez de atuar somente como carga sobre o revestimento do tnel, ele prprio atue como um elemento colaborante da resistncia da estrutura. Para se conseguir isso a superfcie escavada deve ser imediatamente revestida com material relativamente flexvel, que permita a sua deformao e consequentemente a distribuio das tenses ao longo do seu permetro. Esse revestimento flexvel o concreto projetado, associado a cambotas de ao, ou malhas de ao, ou chumbadores e tirantes, ou fibras de ao ou a combinao de dois ou mais deles. Logo que se processa a escavao, o terreno comea a se movimentar e o revestimento flexvel deve ser aplicado antes que haja demasiado deslocamento da superfcie exposta ou queda de blocos, desplacamentos. necessrio, portanto, que o solo tenha um certo tempo mnimo de auto-sustentao. Quando o tempo de auto-sustentao insuficiente para permitir a execuo dos trabalhos de suporte, o terreno deve ser previamente

R1

2

tratado para prolongar esse tempo. Os diversos mtodos utilizados para esse fim esto descritos no item EXECUO DA OBRA. Para a aplicao bem sucedida do NATM devem ser rigorosamente obedecidos os seus conceitos bsicos, 22 ao todo, sendo que os 15 mais importantes so: Conceito 1: o macio circundante participa do suporte

Figura 2.1

O macio circundante ao tnel, que inicialmente atua como elemento de carregamento, deve passar a constituir um elemento de escoramento por sofrer um deslocamento mnimo, comedido, que promove a mobilizao de sua resistncia interna. o principio da estabilizao pelo alvio de tenses, com deformaes mnimas, controladas, inferiores s que levam ruptura. Conceito 2: preservao da qualidade do macio circundante

Figura 2.2

Conservar a qualidade do macio tanto quanto possvel, com cuidados durante a escavao (seja ela manual, mecanizada ou a fogo) e aplicao imediata do suporte (concreto projetado com cambotas, telas, tirantes,

N A T M

CONCRETO PROJETADO

PARTE DO MACIO QUEPARTICIPA DO SUPORTE

MTODO ANTIGO N A T M

3

conforme necessrio), evitando o inicio de um processo de deteriorao do macio, quando as deformaes ultrapassam o limite que causa rupturas.

Conceito 3: afrouxamento no interior do macio prejudicial

Figura 3.1

A acomodao interna das camadas no interior do macio, devido ao no preenchimento dos vazios entre o suporte e o terreno, ou a deformaes excessivas de um suporte por demais flexvel, ou pela demora na colocao do escoramento, deve ser evitada. A acomodao faz com que o macio perca sua capacidade de auto-suporte e passe a constituir um peso total, solto, sobre o suporte. Conceito 4: mobilizao da capacidade portante do macio

Figura 3.2

Evitando-se deformaes excessivas no macio, a capacidade de auto-suporte no perdida. H, ento, a mobilizao de uma capa de proteo prxima superfcie escavada, que se torna um elemento de escoramento.

MTODO ANTIGO N A T M

MTODO ANTIGO N A T M

" CAPA PROTETORA "

4

Conceito 5: caracterizao geolgico-geotcnica minuciosa do macio A realizao de ensaios in situ e de laboratrio, somando-se s investigaes de prospeco geolgica, permite a caracterizao e determinao de parmetros de comportamento do tipo resistncia, deformabilidade e permeabilidade do macio a ser escavado. O conhecimento detalhado do material oferece subsdios para a definio do mtodo construtivo e para o dimensionamento do suporte e do revestimento definitivo.

Figura 4.1

Conceito 6: adequao da parcializao frente s condies

geotcnicas do macio

Figura 4.2 A parcializao adequada da frente de escavao funo do comportamento do macio, que se traduz no tempo de auto-sustentao e deformabilidade do material. Quanto maior o nmero de etapas (menor rea unitria de escavao) maior ser o tempo de auto-suporte da abertura no escorada e menores os recalques. Os fatores que influem na parcializao so o

a) Ensaios de determinao da deformabilidade atravs de macacos planos

b) Ensaio de cisalhamento direto sobre descontinuidade do macio, em tneis piloto

T1 T3

T2 T4

5

equipamento existente no mercado, os prazos de execuo e os custos. As solues ideais so as que permitem avanos rpidos e com possibilidade de economia do suporte. A deciso quanto a parcializaes tem que ser cuidadosa: em alguns terrenos, e condies, cada etapa prejudica o terreno um pouco, tornando a seguinte um pouco menos competente. Conceito 7: utilizao do suporte adequado no momento certo

Figura 5.1

Este o conceito que apresenta a maior dificuldade na aplicao do NATM, dependendo muito da experincia da equipe executora da obra para a avaliao da deformabilidade do prprio suporte e o momento de sua aplicao. A aplicao de suportes pouco deformveis e muito cedo, exige que suas capacidades sejam superiores quelas realmente necessrias no caso timo, devido ao fato de se trabalhar com nveis de tenso mais elevados, quando o macio suportaria ainda um certo alvio. Alguns fatores que influem no comportamento da interao solo-estrutura, ou na convergncia do macio, so: deformabilidade do macio e do suporte; tamanho da abertura; defasagem entre a escavao e aplicao do suporte; espessura do suporte; mtodo de escavao; etc.

P PRESSES

U DEFORMAES

Po TENSES INICIAIS

CURVA DE CONVERGNCIADO MACIO

PLSTICO

NM

RIGIDEZ DO SUPORTE

INCIO DA REAODO SUPORTE

SUPORTE

MACIO

MUITO

DEFOR

MVEL

RUPTUR

A

TIMO

PREM

ATURO

RGIDO

DEMAIS

CONFINAMENTODO SUPORTE

DEFORMAO URBANAMXIMA TOLERVEL

P'

Ps= GANHO DE SEGURANA NO CASO "TIMO"

M = TIMO POR RESISTNCIASN = TIMO POR DEFORMAES TOLERVEIS PARA TERCEIROS

6

No caso de tneis urbanos, o ponto timo de equilbrio de funcionamento costuma ser ditado no tanto por resistncias, mas mais por limites de deformaes toleradas por terceiros. Conceito 8: eliminao de vazios na interface macio-suporte

Figura 6.1

O desenvolvimento do concreto projetado possibilitou que o suporte aja em toda a superfcie escavada do macio, melhorando a interao do suporte com o terreno. Mtodos clssicos, com escoramento de madeira (1), tem atuao pontual sobre o macio, por mais cuidadoso que seja o encunhamento de fixao. Destes processos resultavam vazios na interface, dando condies para o inicio do desagregamento do material, que contribuam para a perda de auto-suporte do macio. (1) Nota: Na ltima trintena de anos, a madeira tem sido banida tambm por

apodrecimento a longo prazo. O princpio vale para peas rgidas (ao, etc.) localizadamente encunhadas.

Conceito 9: utilizao de ancoragens, cambotas e telas

Figura 6.2

MTODO ANTIGO N A T M

CAMBOTAMETLICA

VAZIOS

CONCRETOPROJETADO

MTODO ANTIGO N A T M

CAMBOTAS

CHUMBADORES

TIRANTES

7

Quando necessrio e para melhorar as condies de sustentao, utilizar elementos estruturais adicionais ao concreto projetado, como cambotas ou telas embutidas no concreto, e ancoragem do tipo tirante ou chumbador. A colocao sistemtica de ancoragem permite a mobilizao da capacidade portante do macio, impondo s tenses confinantes ao redor da abertura que elas se mantenham em nveis inferiores plastificao, limitando as deformaes. Conceito 10- fechamento do arco invertido

Figura 7.1

Olhando a seo transversal, o suporte do tnel calculado e trabalha como um anel contnuo, exigindo a necessidade de fechamento do arco invertido prximo frente de escavao. Nos casos em que previsto um avano pronunciado da calota, por questes de otimizao construtiva, costuma-se executar um arco invertido provisrio, no sentido de fechar, durante esse perodo, o anel do suporte. Na ocasio da execuo do rebaixo esse arco demolido e o arco definitivo executado na sua posio de projeto. Conceito 11: reduo da seo escavada ao mnimo necessrio

Figura 7.2

MTODO ANTIGO N A T M

MTODO ANTIGO N A T M

A=152 m A=102 m

8

A reduo da seo ao mnimo necessrio, associada colocao de suporte delgado (concreto projetado), sem perda de rea til, altera menos as condies do macio, pois h condies de formao da capa protetora mais perto da abertura. Conceito 12: preferncia por sees arredondadas

Figura 8.1

Evitando-se sees transversais com cantos vivos eliminado o problema de locais com concentrao de tenses, que podem levar o material plastificao (ruptura). Conceito 13: acompanhamento da execuo por meio de leituras

intensivas da instrumentao de campo

Figura 8.2

No NATM a auscultao de campo tem papel fundamental, pois permite medir o desenvolvimento das deformaes, alvio das tenses no macio, a interao do suporte com o macio circundante, variao das presses, etc. Medidas intensivas da instrumentao de campo, em princpio, do subsdios para uma reviso e otimizao do mtodo construtivo como, por exemplo,

MTODO ANTIGO N A T M

CONVERGNCIA

EXTENSMETRO

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redimensionamento da ancoragem (nmero e capacidade), espaamento das cambotas, redefinio da parcializao da frente de escavao, verificao da capacidade de suporte do concreto projetado, etc. Conceito 14: estabilizao das deformaes do conjunto macio-

suporte

Figura 9.1

Aps o fechamento do arco invertido do suporte, o conjunto estabiliza, ou seja, as deformaes cessam. Este fato ocorre mesmo nos casos de existncia de tenses tectnicas elevadas. O revestimento definitivo tem por objetivo melhorar as condies de estabilidade e indeformabilidade e garant-las a longo prazo. Conceito 15: minimizao das presses neutras por meio de drenagem

Figura 9.2

A instalao de drenos na interface permite o alvio das presses neutras sobre a superfcie do suporte do tnel, melhorando as condies de segurana da obra. importante salientar que em todos os casos de insucessos na execuo de tneis pelo NATM, verificou-se que um ou mais dos princpios acima no foram obedecidos.

REVESTIMENTO

"INVERT"CALOTABANCADA

TERRENO NATURALZONA SATURADA

DRENO HORIZONTALPROFUNDO

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I. CRITERIOS DE PROJETO

1. LEVANTAMENTO TOPOGRFICO

Toda a rea a ser atravessada pelo tnel deve ter um levantamento topogrfico preciso, em escala de no mnimo 1: 2.000 e curvas de nvel a cada metro. Devem constar da planta topogrfica todas as caractersticas da superfcie do terreno, tais como afloramentos de rocha, tipo de vegetao, eroses, bacias com gua, deslizamentos, falhas, rastejamento de encostas, etc. Na rea dos emboques a escala da planta deve ser 1:500 de preferencia e curvas de nvel a cada metro para permitir a elaborao do projeto de terraplenagem.

2. CONHECIMENTO DO TERRENO

Evidentemente, quanto melhor for o conhecimento do terreno melhor ser a previso do seu comportamento durante a escavao do tnel e consequentemente menor a possibilidade de colapsos evitveis.

O primeiro passo para a elaborao do projeto a conceituao geolgica do macio atravs dos estudos geolgicos, que compreendem:

Pesquisa bibliogrfica e mapeamento geolgico-geotcnico da rea de implantao do tnel.

Elaborao de modelo geolgico: nfase em compreenso estrutural e geomorfolgica.

Elaborao do plano de investigao do macio por meio de sondagens mecnicas e/ou geofsicas.

Caracterizao geolgica/geotcnica das amostras das sondagens e elaborao da classificao geomecnica do macio.

Elaborao do modelo geomecnico e setorizao do macio.

2.1. Ensaios Ssmicos Geofsicos Apropriados Os ensaios ssmicos consistem em aplicar em furos no terreno cargas explosivas, cuja detonao produz ondas de choque no macio, que so captadas em aparelhos registradores. Os grficos obtidos do a velocidade de propagao da onda, que varia em funo do tipo de material do subsolo. Obtem-se assim uma avaliao qualitativa das camadas a serem atravessadas pelo tnel, que servir de base para a programao das sondagens geomecnicas.

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Podem ser empregados tambm ensaios de prospeces geofsicas, tais como: Eletroresistividade, Refrao, Tomografias, etc. 2.2. Sondagens

As sondagens mecanizadas utilizadas na prospeco do macio so de trs tipos: a percusso, esttica e rotativa. Nas sondagens a percusso medida a resistncia do solo pela penetrao de um amostrador cravado por um peso em queda livre. A resistncia expressa pelo valor SPT (standard penetration test), isto , nmero de golpes no topo das hastes ou downhole para a penetrao do amostrador de 30 cm no solo, entre os 15 e 45cm de penetrao. Assim, se uma determinada camada do macio apresentar um valor de SPT=35, significa que foram necessrios 35 golpes para descer o trpano em 30 cm nessa camada. Em solos homogneos o valor SPT geralmente cresce com a profundidade. No caso de argilas moles saturadas podemos ter SPT = 0, o que significa que o conjunto de hastes e amostrador descem pelo seu prprio peso, sem necessidade de qualquer golpe. A sondagem com cone de penetrao (CPT cone penetration test) consiste na cravao esttica de um cone de ao fixado na extremidade de uma haste de ao. O ensaio d a resistncia de ponta do terreno varivel com a profundidade e a resistncia mdia no trecho ensaiado, em kg/cm2. As sondagens rotativas so utilizadas quando a camada a ser investigada impenetrvel ao trpano, geralmente no contato com a rocha subjacente ou ocorrncia de mataces. A perfurao feita por meio de uma broca ca, que permite a retirada de testemunhos do material. Os testemunhos so colocados em caixas apropriadas na seqncia de sua extrao, com a marcao da profundidade correspondente. Desse modo o gelogo pode facilmente verificar as caractersticas da rocha, tais como sanidade, grau de fraturamento e ndice de recuperao. Este ndice muito importante, pois mostra se o macio rochoso ou no homogneo. Por exemplo, se foi feita uma perfurao de 6 m e forem recuperados testemunhos totalizando apenas 4 m, isto significa que existe um total de 2 m de espessura de material fraco que foi modo no processo de perfurao, seja numa srie de fraturas decompostas, ou no limite, numa s camada fraca.

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2.3- Ensaios Geotcnicos Os ensaios geotcnicos destinam-se a definir o comportamento dos diversos materiais do macio quando submetidos s cargas oriundas do processo de escavao do tnel. Normalmente so executados os seguintes ensaios: 2.3.1-Niveis D gua O conhecimento dos nveis dgua no interior do macio de fundamental importncia, pois a sua presena vai afetar sobremaneira o comportamento do terreno durante a escavao, alm de perturbar a execuo dos trabalhos. A gua encontrada acima do piso do tnel em primeira instncia agrava muito a instabilizao durante a fase construtiva, e vai exercer presses que vo induzir cargas adicionais sobre a estrutura, o que vai exigir medidas de conteno muito maiores do que seriam necessrias no caso de ausncia de gua. A locao exata do lenol dgua obtida por meio de aparelhamento descrito no Item 4. 2.3.2. Poos e Trincheiras As investigaes de sub-superficie, por meio de poos e trincheiras, so muito importantes para um exame visual do macio e para retirada de amostras a serem ensaiadas em laboratrio. Infelizmente so menos praticveis nas condies mais desfavorveis que mais necessitam de investigao, isto , em terrenos inconsistentes e abaixo do lenol dgua. 2.3.3. Investigaes Complementares dentro do Tnel Durante a execuo do tnel recomendvel a execuo de investigaes destinadas a antecipar as condies de avano em complementao instrumentao. Um a trs furos executados a partir da frente de escavao para uso de aparelho com obturador de bexiga para registro de presses-vazes. Esses furos servem tambm para drenagem, extremamente importantes em rochas, onde os fluxos so muito errticos. Em macios terrosos so feitos furos sub-horizontais mediante penetrao empurrada, para investigaes tipo CPT, DTM, PMT (e mesmo SPT cravados com martelete).

R1

13

3. PARCIALIZAO DA SEO DO TNEL 3.1. Critrios Bsicos da Parcializao Para a execuo de um tnel em terreno pouco consistente necessrio dividir a sua seo em subsees menores afim de minimizar os esforos atuantes e consequentemente os riscos. Os critrios que vo definir a melhor parcializao levam em conta: Dimenses da seo Caractersticas geomecnicas do macio Alcance dos equipamentos existentes no mercado Espessura da camada de cobertura sobre o tnel Prazo de execuo da obra Custos Tneis de pequena seo em macio de boa capacidade de auto-sustentao podem e devem ser escavados a seo plena, que a condio ideal. Em tneis maiores usual a parcializao em duas etapas: calota e rebaixo. Tneis de grande seo, como no caso de rodovias de 2 e 3 faixas de trfego, ou cavernas de estaes de Metr, exigem parcializaes em grande nmero, que podem chegar a 6 etapas ou mais.

Figura 13.1

1 - CALOTA2 - REBAIXO

1 e 2 - GALERIAS LATERAIS ("SIDE-DRIFT")3 - ALARGAMENTO DA CALOTA4 - REBAIXO

GALERIAS LATERAIS (1 e 2) EALARGAMENTO DA CALOTA (3 e 4)EM DOIS ESTGIOS

1 - PILOTO2 - ALARGAMENTO DA CALOTA3 e 4 - REBAIXO

ARCO INVERTIDOPROVISRIO

ARCO INVERTIDOPROVISRIO

ARCO INVERTIDOPROVISRIO

ARCO INVERTIDODEFINITIVO

ARCO INVERTIDODEFINITIVO

ARCO INVERTIDODEFINITIVO

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3.2. Mtodos Construtivos Vimos no Item 2 que o conhecimento do terreno se traduz num modelo geomecnico com a setorizao do macio, isto , a diviso do tnel ao longo do seu comprimento em trechos nos quais se prev comportamento homogneo na fase de escavao. A parcializao da seo transversal definida para cada um desses trechos. Por exemplo, num determinado trecho podemos ter calota e rebaixo e no trecho seguinte a parcializao da prpria calota em piloto e posterior alargamento, devido mudana do tipo de material do macio. Uma vez definidos os setores geomecnicos e as respectivas parcializaes da seo transversal, elabora-se o projeto do mtodo construtivo, que compreende: Extenso do avano dos ciclos de escavao Nmero mximo de ciclos de avano permitido para fechamento do arco

invertido. Necessidade de ncleo protetor da face de escavao. Tipos de escoramentos associados ao concreto projetado, tais como

cambotas de perfil de ao ou treliadas, telas metlicas, tirantes. Sistemas de estabilizao adicional do macio a partir da frente de

escavao, tais como drenagem, injees, enfilagens, jet-grouting, agulhagem.

POR MAIS DETALHADO QUE TENHA SIDO O PROJETO DO MTODO CONSTRUTIVO, SOMENTE NA FASE DE EXECUO QUE SE TEM O PROJETO FINAL, MEDIANTE AJUSTES DEFINIDOS PELO MAPEAMENTO GEOLGICO-GEOTCNICO DETALHADO DAS FRENTES DE ESCAVAO, TENDO COMO BASE O MODELO GEOMECNICO ELABORADO ANTERIORMENTE. DURANTE A ESCAVAO COMUM SURGIREM SITUAES NO DETETADAS NOS TRABALHOS ANTERIORES DE INVESTIGAO, QUE EXIGIRO UM TRATAMENTO ADEQUADO, OU AT MESMO REFORMULAO DE CRITRIOS DE CLASSIFICAO E DE PROJETO. NESTA FASE O MAPEAMENTO CRITERIOSO E O ACOMPANHAMENTO DO AVANO DAS ESCAVAES ASSUMEM IMPORTANCIA FUNDAMENTAL, POIS PERMITIRO VERIFICAR: VALIDADE DOS PARMETROS UTILIZADOS PARA DEFINIES DE PROJETO

OU INADEQUALIBIDADE DOS CRITRIOS UTILIZADOS , SENDO NECESSARIA A

REFORMULAO E REVISO DO PROJETO.

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SO FEITAS VERIFICAES PARA AS POSSIVEIS ADAPTAES ENTRE CLASSES DE MACIO, MTODO CONSTRUTIVO E TIPO DE SUPORTE, VISANDO MINIMIZAR O CUSTO DO SISTEMA ESCAVAO/SUPORTE, REDUZINDO PRAZOS OU AUMENTANDO A SEGURANA. ESTA ADAPTAO BASEADA NA INTERPRETAO DOS CONDICIONANTES GEOLGICOS-GEOTCNICOS E NA INSTRUMENTAO. A INSTRUMENTAO DESEMPENHA PAPEL IMPORTANTE NESTA FASE, POIS ALGUMAS VEZES OS SEUS RESULTADOS SO OS NICOS INDICADORES DE QUE A CORRELAO CLASSE DE MACIO X MTODO CONSTRUTIVO X SUPORTE EST ADEQUADA. PODER SER NECESSARIA, ENTO, A EXECUO DE INVESTIGAES COMPLEMENTARES, TAIS COMO: SONDAGENS HORIZONTAIS COM RECUPERAO OU NO DE TESTEMUNHOS, DRENAGEM, ENSAIOS DE CARACTERIZAO FSICA E MECNICA DO MACIO OU CONDICIONANTES ESPECFICOS QUE VENHAM A CONTROLAR A ESTABILIDADE DO TNEL.

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4. INSTRUMENTAO A instrumentao compreende um conjunto de aparelhos e sistemas para a observao e medio do comportamento do macio durante a fase de escavao e eventualmente durante a vida do tnel. A instrumentao instalada externa e internamente ao tnel. 4.1. Instrumentao Externa A instrumentao externa instalada antes do inicio das escavaes, seguindo rigorosamente as indicaes do projeto. Normalmente tem sido instalados os seguintes sistemas e aparelhos:

Instrumento ou sistema Finalidade

Marcos superficiais Medir os recalques superficiais do terreno por meio de nivelamento topogrfico.

Tassmetros Medir os recalques dentro do macio

Piezmetros Medir a presso dgua no macio

Medidores do nvel dgua Medir o nvel do lenol fretico, geralmente (salvo com artesiansmos) dando um limite mximo da piezometria

Inclinmetros Detetar movimentos laterais e frontais do macio

Pinos nos edifcios Medir os recalques das fundaes por meio de levantamento topogrfico

Observaes de fissuras Monitorar progresso de efeitos nos pontos fracos

Figura 16.1 MARCO SUPERFICIAL

BASE: CHAPA DE FF0,01 x 0,20 x 0,20

HASTE TUBO FG 3/4"

0,50

m

0,20m

0,30

m

0,30

m

CONCRETO

ARGILA

COMPA

CTA

DA

TAMPA DE CONCRETO

PINO DE LATO

17

Figura 17.1

Figura 17.2

MEDIDOR DE NVEL D'GUA

TAMPA DE PROTEO

CAP. COM ROSCA/ADAPTADOR

FILTRO DE AREIA

SELO DE LAMA

TUBO PVC 1" PERFURADO

TELA

CAP. SEM ROSCA 1"

CAIXA DE CONCRETO

COTA DO TERRENO

COTA DO PROJETO

TASSMETRO

CONCRETO PLUG DE 4"

COTA DOTERRENO

PINO DE LATO

FURO 3"

TUBO FG 1"

FIM DO TUBO PVC 2"

COTA DE PROJETO

REDUO 4" x 2"

TUBO PVC 2"

CALDA DE CIMENTO

1,00

PZ - PIEZMETRO

TAMPA DE PROTEO

CAP. COM ROSCA

FILTRO DE AREIA

ADAPTADORPREENCHIMENTO IMPERMEVELDE LAMA DE ARGILA COMPOUCO CIMENTO

1,50m

1,00

m0,50m

TUBO PVC 1"

TELA

TUBO PERFURADO

CAP. SEM ROSCA 1"

CAIXA DE CONCRETO

COTA DO TERRENO

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4.2. Instrumentao Interna A instrumentao interna instalada medida que a escavao avana. Medidas de Convergncia Uma instrumentao imprescindvel a da medida de convergncia, que indica as deformaes da superfcie escavada, aps umas deformaes iniciais quase instantneas no registrveis, salvo por comparaes com as medidas externamente. Os valores aceitveis dessas deformaes, para cada setor geomecnico, so indicados no projeto e no podem ser ultrapassados, sob o risco de graves acidentes. Valores menores que os aceitveis so determinados como nveis de alerta, os quais permitem a tomada de medidas preventivas e/ou corretivas antes que as deformaes atinjam os valores-limite estabelecidos. O sistema usual (1), de medidas de convergncia consiste na leitura de distancias entre pinos instalados no revestimento do tnel, conforme indicado na figura abaixo. A leitura feita por meio de fita de ao invar acoplada a um Distmetro ou por sistema tico. Um sistema moderno de medidas de convergncia a instalao de raios laser que incidem sobre alvos fixos em vez de pinos. O ponto do raio, ao se deslocar no alvo, indica a movimentao do revestimento primrio sob aes do terreno e da presso da gua. Eventualmente o sistema laser pode ser substitudo por leituras ticas (estao total).

Figura 18.1

(1) Estas medidas refletem j os efeitos sobre o revestimento primrio, com as

redistribuies estruturais providas pela casca.

MEDIES DE CONVERGNCIACOM FITA DE AO INVAR

PERFIL LONGITUDINAL

MEDIES DE CONVERGNCIACOM RAIOS LASER

OS ALVOS SO FIXADOS NOS SUPORTESEMBUTIDOS NO CONCRETO.O RAIO LASER PASSA POR UMA FRESTANO MEIO DO ALVO.QUALQUER DESLOCAMENTO DO TERRENO,IMPEDE A PROPAGAO DO RAIO.A REPOSIO DO ALVO PARA A PASSAGEMDO RAIO MEDE O DESLOCAMENTO DOTERRENO NESSE PONTO.

PINOS

ALVORAIO LASER

ALVO COMFRESTA

19

Presso Hidrosttica no Macio Uma presso hidrosttica no macio superior quela prevista no projeto poder aumentar a tenso no revestimento at causar a sua ruptura e conseqente desmoronamento do tnel. A medio da presso feita por meio de tubos curtos cravados no macio providos de um T com registro numa sada e manmetro na outra extremidade externa. Assim se pode drenar e medir intermitentemente conforme convenha. No caso de terem sido instalados tubos de drenagem os mesmos podem ser aproveitados para a instalao dos manmetros.

Figura 19.1

Extensmetro Enquanto as medidas de convergncia indicam os deslocamentos da superfcie escavada do tnel, o extensmetro permite medir os deslocamentos dentro do macio, a distancias pre-determinadas a partir da superfcie escavada. O aparelhamento consiste de barras cravadas radialmente no macio, cujo deslocamento medido a partir do interior do tnel por meio de Distmetro ou automaticamente por meio eletrnico. Deslocamentos dentro do macio significam afrouxamento do terreno e consequentemente aumento da carga sobre o revestimento. A sua verificao em tempo hbil permite a tomada de medidas para a estabilizao do macio.

Figura 19.2 Foto 19.1

CONVERGNCIA

EXTENSMETRO

MANMETRO

TUBO DE MEDIO

IMPORTANTE MEDIR NA BASE POR CAUSA DA CAPACIDADE DECARGA NO P DA CALOTA/CAMBOTAS

DRENODRENO

20

Figura 20.1

Medidor mecnicoanalgico

Tunel

~1 - 1.5 Dimetro

Extensmetro, 1 - 8 barras

Medidas de convergnciacom distmetro

Extensmetro

Furo com defletmetrode corrente

Medidor automtico de leituraremota em aparelho digital

Centralizador para ascabeas dos medidores

Cabea medidora singela

Selo

Camisa protetorade PVC das barrasdo extensmetro

Pontas de ancoragemdos extensores

Argamassa

Furo

Selo opcionalde argamassa

EXTENSMETRO

21

Defletmetro de Corrente O defletmetro de corrente consiste de um conjunto de barras unidas por dispositivo eletrnico introduzidos em um tubo de revestimento cravado sub-horizontalmente no topo da calota do tnel. Os deslocamentos do macio alm da face em escavao e ogo acima do tnel so registrados graficamente em uma central de controle remota. Em geral o comprimento do tubo de 24 m. Quando a escavao chega a uma determinada distancia da extremidade do tubo, novo tubo cravado e o defletmetro transferido para mesmo. Quando se escava um tnel, o terreno frente da face escavada, numa distancia equivalente a cerca de 2 dimetros, sofre deslocamentos acusados pelo defletmetro e eventualmente pelos tassmetros e marcos superficiais. Cerca de 2 dimetros atrs da face, na parte j escavada do tnel, os recalques devem normalmente estar estabilizados. Se os recalques frente da face de escavao forem maiores do que os observados nos trechos j escavados, significa que h alguma anormalidade no macio, como bolses de material mole, falhas geolgicas, etc. Nesse caso devero ser tomadas medidas de estabilizao do macio antes que a frente de escavao atinja essa rea.

Figura 21.1

D E F L E T M E T R O D E C O R R E N T EIn s ta l a o p a r a r e v e s t im e n to d e 2 4 md e c o m p r im e n t o

A p s a e s c a v a o d oe s t g io 4 , o d e f l e t m e t r od e c o r r e n te r e in s t a l a d on o r e v e s t im e n t os e g u in te

22

Dilatmetro O dilatmetro um instrumento utilizado para a determinao do mdulo de deformao do solo ou rocha em furos de l00 mm. Ele consiste basicamente de uma luva de borracha reforada que exerce uma presso nas paredes do furo. As deformaes podem ser medidas em tres direes diretamente por meio de extensmetros. A presso aplicada na luva e as deformaes so eletricamente transferidas para uma ponte de medio.

Figura 22.1

a

Camisa de Lodo

DILATMETRO

Camisa Metlica

Extensmetro

Luva de borracha

Pressimetro

Linha de Pressoe Cabo Eltrico

a

a a

3

2

1

1

2

3

95

1'oo

o

23

BST Ensaio de Cisalhamento em Furo de Sondagem O ensaio BST (Bore Hole Shear Test) mede o ngulo de atrito e a coeso do solo com rapidez e diretamente, por meio de um ensaio direto de cisalhamento, executado in situ nos lados de um furo de sondagem de 75 mm. O BST um ensaio porttil que pode ser executado com um amostrador shelby de paredes finas, de modo que as amostras do material podem ser usadas em ensaios de laboratorio. O BST pode ser usado em furos de lavagem, furos a trado de haste oca ou mesmo em furos feitos a mo. A cabea descartvel de cisalhamento inserida profundidade desejada e expandida transversalmente no furo por meio de presso controlada de gas, que aplica um tenso normal constante, pre-selecionada. O processo repetido com aplicao de presses crescentes, para se obter uma curva Tenso Normal x Tenso de Cisalhamento.

Figura 23.1

24

II. EXECUO DA OBRA

1. PROCESSOS DE ESTABILIZAO DO MACIO

Conforme j foi mencionado, para que seja possvel a escavao de um tnel em terreno pouco consistente pelo NATM, necessrio que o terreno tenha capacidade auto-portante durante, pelo menos, o tempo que permita a instalao do suporte. Caso isso no ocorra, dever ser feita uma estabilizao do macio para garantir essa capacidade.

Vrios so os processos existentes para essa finalidade, sendo que a sua adoo depende dos seguintes fatores principais:

Viabilidade Tcnica Custo Prazo de execuo

Pode acontecer que uma soluo de menor custo no possa ser adotada devido ao prazo de sua execuo ser incompatvel com o cronograma da obra.

Atualmente os processos mais utilizados so: 1.1- Drenagem - Rebaixamento do Lenol Fretico

A drenagem por gravidade obtida por meio de furos no macio, objetivando aliviar a presso dgua atuante em cotas acima do tnel a escavar. So instalados drenos sub-horizontais na face de escavao, paralelos ao eixo do tnel e tambm abrindo para as laterais.

Quando se deseja reforar a estabilizao provida pela drenagem gravitacional, fazendo com que a percolao no aflore com fluxo emergente instabilizador, e quando se deseja incrementar o potencial hidrulico em cerca de 5 6m, recorre-se a acoplar o sistema a vcuo s ponteiras drenantes. Ambas as metas so particularmente indicadas para os solos finos mais instveis, as areias finas e os siltes, inclusive especialmente os saprlitos. Quando a cobertura sobre o tnel muito grande e h necessidade de uma drenagem mais efetiva, a drenagem por gravidade pode ser obtida atravs de uma galeria escavada abaixo do tnel e a partir da qual so instalados os drenos formando um leque.

Quando a cobertura pequena, o mtodo mais adequado a instalao de poos profundos executados a partir da superfcie do terreno e localizados em duas linhas laterais paralelas ao eixo do tnel. Os poos so desativados somente aps a concluso e cura do revestimento final do tnel.

25

Figura 25.1 O rebaixamento do nvel dgua abaixo do piso do tnel, quando necessrio para dar estabilidade aos ps da calota na fase de execuo do rebaixo, obtido por meio de drenos sub-horizontais laterais e drenos semi-verticais executados a partir da frente de escavao. Os drenos sub-horizontais podem ser operados por gravidade e/ou vcuo e os semi-verticais sempre a vcuo.

Figura 25.2

TERRENO NATURALZONA SATURADA

DRENO HORIZONTALPROFUNDO

REBAIXAMENTO POR POOS PROFUNDOS

REBAIXAMENTO POR GRAVIDADE

TERRENO NATURAL

N.A. ORIGINAL

LINHA DO N.A. REBAIXADO

BOMBABOMBA

TNEL

GALERIA

FUROS DE DRENAGEM

FUROS DE DRENAGEM

26

Figura 26.1

MANGOTES FLEXVEIS

CONTATO AREIA x ARGILA

CONTATO AREIA x ARGILA

PONTEIRASFILTRANTES

DRENO SUBHORIZONTAL

DRENO SUBHORIZONTAL

PONTEIRASFILTRANTES

TUBULAES COLETORASA VCUO

TUBULAES COLETORASCOM OU SEM VCUO

ESQUEMA DE DRENAGEM AUXILIAR COM PONTEIRAS A VCUO

ESQUEMA DE DRENAGEM AUXILIAR COM DRENOSSUB HORIZONTAIS COM OU SEM VCUO

27

1.2 Enfilagens As enfilagens destinam-se a estabilizar o topo da calota antes da escavao, sendo executadas a partir da face de escavao. O tipo mais usual de enfilagem um tubo de ao de 100 mm cravado sub-horizontalmente no macio, paralelamente ao eixo do tnel. O comprimento de 10 a 12 m, sendo 8 a 9 m efetivos e o restante para o trespasse. O espaamento entre tubos de 20 a 60 cm, dependendo do tipo de macio a estabilizar. Mais recentemente comeou a ser usado um sistema de enfilagem formando uma superfcie em arco cilndrico contnua, consistindo de tubos de ao intertravados, semelhana de estacas-prancha. Os tubos so enchidos com concreto bombeado, formando assim uma abboda de concreto armado sobre o tnel. A enfilagem tubular composta de um tubo de ao como principal elemento resistente provido de manchetes que permitem a injeo de cimento em pontos determinados, formando um bulbo ao seu redor. As enfilagens tubulares devem ser escoradas por cambotas com espaamentos definidos previamente no projeto. As enfilagens de bulbo contnuo so constitudas por colunas sub-horizontais de solo-cimento semelhantes ao CCP horizontal (Jet-Grouting) diferindo deste por utilizarem presses de injeo mais reduzidas e formarem consequentemente colunas com dimetro menor (30 a 40 cm). Estas enfilagens podem ou no conter tubos de ao no seu interior para aumentar sua capacidade estrutural.

Figura 27.1

1 LINHA DE ENFILAGENSDO EMBOQUE

ENFILAGENSDE AVANO

LINHA DEESCAVAO

SEO A-A

28

Figura 28.1

1.3 Injees Conforme o tipo de rocha, seu grau de fraturamento e o estado de decomposio dos preenchimentos das fraturas, a sua estabilizao pode ser obtida por meio de injeo de cimento no interior do macio. No caso de materiais de baixa permeabilidade, tais como areias finas e argilas arenosas, so utilizadas injees qumicas (silicato de sdio) que, sendo solues, tem poder de penetrao nos vazios do material, o que impossvel com suspenses de finos tal como o cimento. Os furos de injeo, a partir da frente de ataque, so dirigidos de modo a atingir a rea a ser tratada, cuja dimenso vai definir o comprimento dos furos e a sua inclinao em relao ao eixo do tnel. As presses de injeo dependem do tipo de material (ndice de vazios) e do produto utilizado, porm devem ser to baixas quanto possvel, para evitar uma possvel ruptura do macio e consequentemente a sua instabilizao, efeito esse oposto ao que se deseja.

Figura 28.2

INJEES SEO A-A

TRECHO A CONSOLIDAR

SOLO-CIMENTOTUBO DE AO

ENFILAGENS DE BULBO CONTNUO

29

1.4. Congelamento O congelamento utilizado em situaes muito especiais, como em trechos de solos moles e saturados, de difcil drenagem e difcil injeo, devido ao seu custo mais elevado que os outros processos de estabilizao. O congelamento normalmente obtido por meio de ponteiras cravadas no macio que conduzem o nitrognio lquido. Quando o tempo de escavao muito longo, mais econmico usar o nitrognio at se obter o congelamento do material e a partir da, para manuteno do processo, utilizar uma central convencional de refrigerao com amnia. As ponteiras so cravadas a partir da superfcie do terreno quando a cobertura pequena ou a partir de uma galeria no caso de grandes coberturas, para formar uma capa de material congelado sobre a calota do tnel. No caso de impossibilidade de cravao das ponteiras a partir da superfcie do terreno, pode-se fazer a cravao a partir da frente de ataque, em todo o permetro do tnel.

Figura 29.1

9,80m 6,60m

10,20m

AREIA

PEDREGULHO

REVESTIMENTODE CONCRETOPROJETADO

MEDIDOR DETEMPERATURA

TUBO DE INFILTRAO

TUBO DECONGELAMENTO

GALERIA AUXILIAR PARAINFILTRAO DE GUA

SUBTERRNEA

REACONGELADA

27,70m

OBRACONCLUDA

EXEMPLO DE APLICAO DE CONGELAMENTO

OBRA EMEXECUO

CONGELAMENTO A PARTIR DE GALERIAOU SUPERFCIE DO TERRENO

CONGELAMENTO A PARTIR DA FRENTE DE ESCAVAO

30

1.5. Jet-Grouting O jet-grouting consiste na desagregao do solo por meio de jato de calda de cimento a alta velocidade formando colunas de solo-cimento no interior do macio. As colunas podem ser verticais, horizontais ou inclinadas. Podem ser isoladas ou encostadas uma outra ou mesmo secantes, e ter o comprimento que se desejar dentro do macio. Para a estabilizao do macio ao redor do tnel prefervel sempre a utilizao de colunas verticais, por serem mais fceis de executar e de menor custo do que as horizontais. Estas s devem ser empregadas quando a execuo das colunas verticais impedida por obstculos na superfcie do terreno, tais como edificaes, vias pblicas, etc., ou quando a profundidade grande perdendo a garantia do direcionamento at as posies necessrias. Enquanto as colunas verticais podem ser executadas em dimetros de at l,50 m, as colunas horizontais ficam limitadas a dimetros de 50 cm, devido ao tipo de equipamento empregado. As colunas de solo-cimento podem ter seu dimetro consideravelmente aumentado pela combinao de jatos de gua e ar combinados com o jato da calda de cimento, podendo atingir dimetros maiores que 2,00m, dependendo da natureza do terreno.

Figura 30.1

PERFURAO

ELEVAO E ROTAODA HASTE COM

VELOCIDADE PROGRAMADA

INCIO DA INJEODE CIMENTO

COLUNAS COMPLETAS TIPOS DE CABEAS DE JATO

AR ~ 7kg/cm

"JET GROUNTING"MTODO EXECUTIVO

AR ~ 7kg/cm

CIMENTO = 300 a 400kg/cm

GUA = 300 a 500 kg/cm

CIMENTO = 30 a 60 kg/cm

(J.S.G.)

(J.G.3)

31

Figura 31.1

NVEL DO TERRENO

SOBREPOSIO

CUNHA DESUPORTE

CUNHA DESUPORTE

GALERIALATERAL

GALERIALATERAL

ARCO INVERTIDODA CALOTA

GALERIAS

LATERAIS

15 m

4,5 m2 m

8,5 m

I = 1:10I = 1:20

"JET-GROUTING" VERTICAL

"JET-GROUTING" HORIZONTAL CORTE A-A

32

1.6. Agulhamento Para garantir a estabilidade da face de escavao deve-se sempre deixar uma parte do macio protuberante frente da face, com talude adequado ao tipo de material, servindo de escora. Quando o material no suficientemente estvel para configurar o talude, utiliza-se o processo de agulhamento da face, que consiste na cravao de tubos de fibra de vidro de pequeno dimetro na face escavada, atingindo a profundidade de 4 a 8 m, dependendo da consistncia do material. A cada ciclo de avano da escavao os tubos so rompidos e removidos juntamente com o material escavado. O mesmo processo pode ser utilizado para estabilizao de taludes em solo nos emboques dos tneis. Nesse caso, como o agulhamento tem carater definitivo, utilizam-se vergalhes de ao de armao de 20 a 25 mm de dimetro e 4 m de comprimento, cravados por meio de martelete a ar comprimido.

Figura 32.1

TUBOS DE FIBRADE VIDRO

BARRAS DE AO

TALUDEDO EMBOQUE

SEO A-A

33

2. SISTEMAS DE ESCORAMENTO ASSOCIADOS AO CONCRETO PROJETADO Conforme j foi mencionado, o concreto projetado o elemento fundamental do NATM. At que ele adquira a resistncia necessria para suportar as cargas do macio, preciso contar com o tempo de auto-suporte do terreno e associa-lo a um ou mais sistemas de escoramento. Atualmente so empregados os seguintes sistemas: 2.1. Cambotas As cambotas so arcos de perfis laminados ou trelias de vergalhes de ao. Dependendo da seo do tnel, as cambotas so fabricadas em segmentos e montadas no local de aplicao por meio de parafusos por motivo de facilidade de manuseio. Como a finalidade das cambotas suportar as cargas do terreno nas primeiras horas aps a escavao, muito importante que o espao entre o seu extradorso e o terreno seja encunhado e/ou preenchido com concreto imediatamente aps a sua colocao. Em seguida feito o preenchimento do espao entre cambotas. Antes de posicionar a cambota preciso cobrir a superfcie escavada com uma camada de concreto projetado de 2 a 5 cm de espessura para estabilizar localmente o terreno, impedindo a queda de material, por menor que seja, e servir como recobrimento do ao da cambota.

A colocao da primeira cambota logo no inicio da escavao deve ser extremamente cuidadosa, devendo ficar o seu plano perpendicularmente ao eixo do tnel. As cambotas seguintes ficaro paralelas primeira graas aos espaadores. Se as cambotas no ficarem em planos perpendiculares ao eixo do tnel, elas sofrero esforos de toro e deslocamento do p, dificultando a sua unio ao segmento do rebaixo. Em casos extremos a toro poder ocasionar o colapso da cambota. Quanto comparao das cambotas em perfil de ao e trelia de vergalhes, esta leva a vantagem de ter menor peso e maior facilidade no preenchimento com concreto projetado reduzindo sombras e funcionando como concreto armado enquanto a de perfil funciona como estrutura mista. A mesa do perfil I dificulta o preenchimento do espao com concreto projetado entre a mesma e o terreno.

34

Dependendo do tipo de material do macio e da seo do tnel, o espaamento entre cambotas varia de 0,60 a l,20 m. Espaamentos menores so utilizados pontualmente para o caso de necessidade de reforos adicionais. Espaamentos maiores so empregados quando se trata de rocha mais estvel e algumas vezes apenas para servir de gabarito da geometria da seo.

Figura 34.1

CAMBOTAS

EIXO

CERTO

ESPAADOR ESPAADOR

BARRA AO CA-50 TIRANTE

0,15m

0,5 - 1,0m 2,0 - 5,0m

ERRADO

90

POSICIONAMENTO DAS CAMBOTAS

CAMBOTA DE PERFIL CAMBOTA DE TRELIA

CAMBOTAS MOLDADAS "IN SITU" COM BARRAS DE AOTIRANTES E CONCRETO PROJETADO COM FIBRAS DE AO

35

Figura 35.1

CONCRETO PROJETADO

EVENTUALVAZIO

CAMBOTA DE PERFIL CAMBOTA TRELIADA

CAMBOTA DE PERFIL METLICO I

CORTE A-A

EMENDA COM FLANGESE PARAFUSOS

PLACA DE APOIO

CAMADA DE SELAGEM e = 2 a 5cm

LEGENDA

PREENCHIMENTO DO VAZIO ENTREA MESA DO PERFIL E O TERRENO

PREENCHIMENTO ENTRE CAMBOTASNA ESPESSURA ESPECIFICADA

~

36

2.2. Tirantes Na escavao de tneis em rocha, pelo NATM, os tirantes so usados para a estabilizao da camada do macio circundante ao tnel escavado, desempenhando papel similar ao das cambotas metlicas. Os tirantes so em geral conjugados com tela metlica e concreto projetado.

Nos tneis em solo os tirantes com injeo de calda de cimento no so adequados devido ao grande tempo necessrio para a cura do bulbo de injeo e seu posterior tensionamento. No entanto, existem tirantes especiais no tensionados para casos especficos de sustentao provisria at que seja feito o revestimento definitivo.

Os tirantes para rocha so de dois tipos:

Tirantes tensionados Tirantes no tensionados

A ancoragem dos tirantes tensionados em sua extremidade pode ser feita por meio mecnico (coquilha expansiva) ou por meio de resina de pega rpida.

Os tirantes no tensionados trabalham por atrito entre a haste do tirante e a rocha. Existem vrios tipos. Num caso por exemplo, o atrito obtido forando um tirante fendilhado de dimetro maior do que o dimetro do furo. Um outro tipo de tirante no tensionado, usado h mais de 30 anos, composto de duas meias-canas de chapa de ao perfurada, enchidas com argamassa plstica de cimento. O conjunto introduzido no furo. O vergalho, ao ser forado dentro da argamassa, faz a mesma se expandir pelos furos da chapa, preenchendo completamente o furo na rocha e assim soldando os blocos. No caso de tirante expansivo, a sua dilatao dentro do furo da rocha obtida por meio de injeo de gua a alta presso.

Nas pginas seguintes so mostrados os tirantes atualmente em uso no mercado.

O tipo de tirante e os espaamentos entre eles so determinados em funo das caractersticas geolgicas do macio e do memorial de clculo. Continua vlida a recomendao de se aplicar uma camada de concreto projetado de 2 a 5 cm de espessura logo aps a escavao e remoo dos chocos, antes de iniciar a perfurao para instalao dos tirantes.

37

Figura 37.1

TUBO DE RETORNO DA ARGAMASSAATADO HASTE DO TIRANTE

A - TIRANTE ANCORADO MECANICAMENTE, TENSIONADO E INJETADO COM ARGAMASSA.

B - TIRANTE ANCORADO COM RESINA, TENSIONADO E INJETADO

C - TIRANTE DE HASTE ARGAMASSADA, ONDE A ARGAMASSA COLOCADA EM DUAS MEIA-CANAS PERFURADAS

VEDADOR DE BORRACHACOLOCADO NA BOCA

DO FURO

ARRUELAESFRICA

PORCA

ARRUELA ESFRICAAUTO-CLAVANTE E PORCA

PLACA DE FACE

MEIA CANA PERFURADA

ARGAMASSA

A ARGAMASSA EXTRUDADA CONFORME OTIRANTE INTRODUZIDO

RESINA DEPEGA RPIDA

RESINA DEPEGA LENTA

RESINA MISTURADA COM ENDURECEDORPELA ROTAO DA BARRA DURANTE A INSERO

FIG. A

FIG. B

FIG. C

COQUILHA DEANCORAGEM

TUBO DE ENTRADA DA ARGAMASSA

PLACA DE FACE COM FUROS PARA OSTUBOS DE INJEO

38

Figura 38.1

Alm dos tirantes, so tambm usados chumbadores (rock-bolts), que so hastes curtas de colocao e atuao rpida, passivos. Os tirantes so mais longos, atravessando a camada protetora.

TIRANTE PRENSADOINSERIDONO FURODIMETRO 25-28mm

13mm

2,3mm

38mm

TIRANTEPRENSADO

PLACA DE FACE

TIRANTE EXPANDIDOANCORADO NO FURO

PLACA DE FACE

TUBO DENDILHADO FORADONO FURO DE 35mm

TIRANTEEXPANDIDO

FURO 33-39mm

D - TIRANTE SWELLEX, DA ATLAS COPCO, NO TENSIONADO, EXPANDIDO POR MEIO DE GUA E ALTA PRESSO

E - TIRANTE FENDILHADO, NO TENSIONADO, DA SIMMONS-RAND.

FIG. D

FIG. E

39

2.3. Malha de Ao A malha de ao soldada usada singelamente ou combinada com cambotas e tirantes, dependendo das condies geolgicas do macio. Na utilizao em conjunto com cambotas, a malha colocada entre as almas dos perfis metlicos da cambotas ou fora das mesas externas, de modo que o preenchimento com concreto projetado entre cambotas feito aps a colocao da malha no primeiro caso; no segundo caso o preenchimento feito antes da colocao da malha. No caso de utilizao com tirantes, inicialmente projetada uma camada de 2 a 5 cm de concreto sobre a superfcie escavada. Em seguida so instalados os tirantes e colocada a malha, fixada sobre o concreto por meio de pinos ou chumbadores.

Figura 39.1

1 ETAPACAMADA DESELAGEM

2 a 5cm

1 ETAPA

2 ETAPA

2 a 5cm

CAMADA DESELAGEM

CAMBOTA

5cm

TIRANTE

PLACATELA

TELA

TELA COM TIRANTES

TELA COM CAMBOTAS

40

2.4. Fibras de Ao Embora em uso h mais de 20 anos na Europa, as fibras de ao incorporadas ao concreto projetado foram recentemente introduzidas no Brasil substituindo a malha de ao. Conforme foi exposto no item anterior, logo que termina a escavao necessrio projetar uma camada de concreto de 2 a 5 cm para selar o terreno antes da colocao da malha de ao. Em seguida feita a fixao da malha e concluda a projeo do concreto na espessura especificada em projeto. So portanto trs ciclos operacionais, enquanto que no caso de se usar fibras de ao toda a operao executada num nico ciclo. Logo aps a aplicao da camada de selagem, a camada final executada sem interrupo. Outra grande vantagem do concreto projetado com fibras de ao, principalmente em rochas, o de permitir acompanhar as irregularidades da superfcie escavada mantendo a espessura especificada em projeto. A utilizao de tela no permite o acompanhamento da superfcie do terreno, exigindo a aplicao de volumes de concreto consideralvelmente maiores, alm de prejudicar a sua qualidade pelo efeito de sombras e vibrao da tela.

Figura 40.1 A ruptura do concreto simples do tipo frgil, isto , ruptura repentina aps uma deformao muito pequena. O concreto armado com malha apresenta um certo nmero de fissuras antes de romper, consumindo uma energia muito maior do que no caso do concreto simples. As fibras de ao conferem ao concreto uma grande dutilidade, consumindo uma energia de deformao ainda maior do que no caso do concreto armado com malha. As fissuras so muito menores e mais bem distribudas.

Figura 40.2

CONCRETO PROJETADOCOM FIBRAS

MALHA DE AO

ROCHA ROCHA

SOMBRA

41

3. SISTEMA DE ESCAVAO DE PR-CORTE O Pr-Corte um tipo moderno de escoramento da escavao. O equipamento especial para a sua execuo uma espcie de moto-serra gigante para cortar rocha ou solo duro, que opera sobre um gabarito-cremalheira com o formato do tnel ou acoplada a um brao hidrulico. A cada avano feito um corte perifrico de 3m de comprimento e 10 cm de espessura na calota do tnel, preenchido com concreto projetado imediatamente aps o corte, configurando uma casca. As cascas consecutivas tem uma sobreposio de 50 cm, o que d um comprimento til de avano de 2,50 m. medida que a escavao avana, as cascas so escoradas com cambotas metlicas, quando necessrio. No caso de terrenos suficientemente estveis, as cambotas so dispensadas. Este processo produz recalques muito pequenos da calota at atingir a estabilizao, quando comparado com o NATM, chegando a ser at 5 vezes menor.

Figura 41.1 Foto 41.1

MOTO-SERRA

MQUINA DE PR-CORTE

1 - CASCA EM EXECUO2 - CASCA SEM CAMBOTA3 - CASCA COM CAMBOTA

42

4. ESCAVAO 4.1. Execuo dos Emboques Outro ponto a ser definido em funo da setorizao do macio a definio dos emboques. A primeira funo do emboque servir de arrimo, ou seja, a estrutura do emboque deve ser tal que no interfira na estabilidade do macio no local, sem antes de mais nada agir no sentido inverso , isto , deve aumentar a segurana local. Outra caracterstica fundamental do emboque a de interferir o mnimo possvel com o meio ambiente. O emboque, de modo geral, deve tambm propiciar praa de trabalho adequada s instalaes das utilidades necessrias, manejo e estocagem de materiais e manobra dos equipamentos. Alguns dos requisitos necessrios aos emboques agem em sentidos opostos, como a mnima interferncia com o meio ambiente e a praa de trabalho, que deve ser a mais ampla possvel, dentro das condies econmicas. Deve-se, portanto, buscar um equilbrio entre as mltiplas funes dos emboques. Os tipos mais comuns de emboques so: Tnel Falso Poo Cortina Atirantada, Muro de Arrimo, Parede Diafragma Corte Combinao desses tipos. O projetista deve optar pela soluo que melhor atenda s necessidades locais, sem perder de vista as condies de execuo do tnel propriamente dito junto s estruturas dos emboques. Em condies e situaes de implantao normais, o tnel falso deve ter preferencia sobre as demais solues, pois a que agride menos o macio, alem de proporcionar um arrimo adequado estabilidade frontal do talude e que serve ao mesmo tempo de proteo efetiva das obras contra a queda de blocos e a ao das guas pluviais.

43

Figura 43.1

TERRENO NATURAL

TNEL TNEL

TNEL TNEL

AVANO AVANO

POO

O DIMETRO DO POO DEFINIDO EM FUNO DOEQUIPAMENTO QUE SER INTRODUZIDO PARA EXECUO DO TNEL

EMBOQUE EM POO

SEO A-A

44

Figura 44.1

PAREDE DE CORTINA DIAFRAGMAOU ESTACAS ESCAVADAS ATIRANTADAS

TIRANTES

TNEL

TNEL

AVANO

AVA

NO

TERRENO NATURAL

EMBOQUE EM VALA ABERTA

SEO A-A

PLANTA

45

Figura 45.1 - Foto 45.1, Foto 45.2, Foto 45.3

TNEL

TALUDETERRAPLENADO

TNEL FALSOAVANO

TERRENO NATURAL

EMBOQUE EM TNEL FALSO

POO DE ACESSO TNEL FALSO DO EMBOQUE

VALA ABERTA EM CORTINAS E ARRIMOS

46

Os poos tem sido muito utilizados principalmente em obras urbanas onde os acessos horizontais so muitas vezes inviveis por causa da maior extenso em topografia usual e densa ocupao em superfcie. As cortinas e arrimos so fundamentais para garantir acesso e praa de trabalho em situaes de topografia difcil como no caso de estradas em regies serranas. Algumas vezes so utilizados aterros iniciais para conformar uma geometria mais adequada e segura ao emboque e constituir a praa de trabalho. A combinao destas solues de emboque so tambm muito empregadas como estruturas provisrias de arrimo e posterior execuo de tnel falso, etc. O projetista deve sempre colocar-se no lugar do executor e verificar as dificuldades executivas e as conseqncias da soluo para a regio no entorno do emboque. Caso haja grandes dificuldades construtivas ou danos severos ao local deve-se optar por outra soluo. 4.2. Escavao do Tnel A escavao de cada ciclo de avano deve ser feita sempre dentro do menor tempo possvel para evitar que o terreno se movimente antes da aplicao do concreto projetado de estabilizao inicial e colocao do escoramento (cambotas/ telas/tirantes). Para isso a escavao deve se restringir inicialmente ao mnimo necessrio para introduo do escoramento, mediante a abertura de um nicho. Na face de escavao costuma ser deixada uma cunha protuberante para garantir a estabilidade da face quando necessrio. Mesmo em situaes estveis ela til por favorecer as condies de trabalho. Essa cunha removida em etapas correspondentes ao avano. No caso de se prever a interrupo da obra por perodo prolongado toda a face escavada deve ser protegida com uma camada de concreto projetado de no mnimo 5 cm de espessura. No caso de terreno muito instvel recomenda-se utilizar malha de ao ou fibras de ao incorporadas ao concreto.

47

Figura 47.1

NICHO

CALOTA

REBAIXOAVANOS

CUNHA DE SUPORTEDA FRENTE

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

NICHO

CUNHA DESUPORTE

SEO A-A

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5. CONCRETO PROJETADO

Conforme j foi mencionado, o concreto projetado elemento fundamental no NATM. Da sua aplicao correta depende grande parte do sucesso do NATM. A qualidade do concreto projetado depende no s do seu trao, mas com maior preponderncia do equipamento de lanamento e do operador (mangoteiro).

O concreto projetado de dois tipos: Via Seca e Via mida

Na via seca os materiais componentes e a gua so misturados na sada do bico ejetor. O aditivo acelerador de pega adicionado mistura seca quando em p e gua quando lquido. Atualmente utiliza-se a via semi-mida, que a via seca onde a gua injetada no mangote a uma distancia de 3 a 5 m do bico ejetor.

Na via mida o concreto j vem pronto da betoneira ou da central de concreto para ser aplicado. Neste caso o aditivo acelerador de pega lquido e misturado ao concreto na sada do bico ejetor. 5.1. Equipamento de Projeo O conjunto de equipamentos da via seca compreende basicamente uma mquina de projeo, um equipamento de produo da mistura seca (betoneira ou central), alimentadora, dosador de aditivo, bomba de gua e compressor. Alm desses equipamentos sero descritos alguns aspectos da pr-umidificao, do bico ejetor e do sistema de injeo de gua, fundamentais para a otimizao do processo.

Betoneira

As betoneiras devem ter capacidade de produo compatvel com a demanda da frente de servio. No caso de grandes produes ou nas situaes em que se deseja a simplificao do processo, podem ser utilizados caminhes-betoneira. Neste caso devem ser tomados cuidados para se evitar a pr-hidratao do cimento, uma vez que os volumes produzidos so grandes e pode haver grande distncia entre a usina e a obra.

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Alimentadora Contnua

A utilizao da alimentao contnua se justifica pela necessidade de se propiciar um fluxo constante da mistura seca, o que possibilita uma dosagem controlada do aditivo e da gua, garantindo-se o seu teor e a umidificao uniforme da mistura. Alm disso, se obtm uma maior produtividade com reduo nas perdas de material.

Existem basicamente dois sistemas de alimentao contnua: um provido de esteira rolante e outro de rosca-sem-fim. Qualquer que seja o tipo de alimentadora, esta deve ter um reservatrio com capacidade que garanta o fornecimento da mistura seca. Por outro lado a vazo de mistura seca na correia ou rosca-sem-fim deve ser no mnimo igual produtividade dos equipamentos por ela servidos.

Caso o lay-out da obra possibilite, a alimentao direta mquina de projeo pode ser feita atravs de dutos tipo tromba de elefante. Deve-se dar preferncia a esta opo pela praticidade da mesma. Alm disso, nessa situao, tem-se garantido o teor e homogeneidade da mistura do aditivo acelerador de pega em p, uma vez que a sua dosagem pode ser feita diretamente na betoneira. Dosador de Aditivo

Aditivo em P O dosador de aditivo em p deve ser constitudo, basicamente, de um silo metlico com capacidade mnima de l,5 sacos de aditivo. Este silo deve ser revestido internamente com papelo ou plstico de modo a evitar o contato das paredes com o p do aditivo, reduzindo assim o processo de corroso. Dever ainda contar com um dispositivo dosador tipo rosca-sem-fim com velocidade controlada de modo a possibilitar a variao dos teores, e de um outro dispositivo que evite a aglutinao do material.

Aditivo Lquido O dosador de aditivo lquido consiste de uma bomba dotada de reservatrio que envia o aditivo para a mangueira de gua. A vazo do aditivo deve ser controlada por um registro e medida atravs de um medidor de vazo ou de um manmetro com curva de presso versus vazo determinada para permitir a dosagem precisa do mesmo.

Um sistema alternativo o que utiliza um reservatrio de gua com o aditivo diludo. Neste caso a mistura bombeada e o teor controlado por medidor de vazo ou manmetro e pelo consumo verificado diretamente no reservatrio.

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Deve-se ter o cuidado de ajustar a diluio em funo da umidade dos agregados. Qualquer que seja a soluo adotada deve-se verificar constantemente se ocorrem variaes no fluxo da mistura que sai do bico de projeo, o que pode ser ocasionado pela ocluso total ou parcial das cmaras do rotor da mquina de projeo. Bomba de gua Em processos usuais a bomba de gua deve ser tal que fornea uma vazo na faixa de 5 a 20 litros/min presso de no mnimo 100 Kpa, superior presso de ar do mangote. Entretanto, para obter-se uma umidificao otimizada do fluxo de mistura seca que passa no mangote, necessrio que a gua penetre nele de forma que nenhuma poro do material passe sem entrar em contato direto com a gua. Para tanto, necessita-se de presses da ordem de 1 a 3 MPa e sistemas especiais de injeo de gua. Mquina de Projeo A funo bsica do equipamento o bombeamento da mistura seca at o local de aplicao. No entanto, duas caractersticas so essenciais para que o bombeamento proporcione uma projeo otimizada. Primeiro deve-se garantir que o ar comprimido tenha vazo e presso adequados, de modo a assegurar a compactao do material atravs de uma velocidade de projeo elevada. Segundo, o equipamento deve fornecer a mistura seca num fluxo constante, permitindo assim uma correta dosagem de gua e aditivo lquido no mangote. Manuteno Deve-se proceder a um programa constante de manuteno da mquina de projeo, pois, caso contrario, aumenta-se o custo do processo e cai a qualidade do concreto. Isto se deve maior dificuldade de descida do material para as cmaras do rotor e grande liberao de poeira provocadas pelo vazamento de ar entre os discos de frico e os discos de borracha. Esses vazamentos, aliados aos entupimentos dos respiros, produzem um borbulhamento caracterstico da mistura seca na cuba da mquina de projeo, cujo produto mais poeira e reflexo aliados variao do fluxo do

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material no mangote, tornando ainda mais insalubres as condies de trabalho dos operrios. A manuteno comea por uma inspeo e limpeza cuidadosa das peas aps a utilizao da mquina. O equipamento deve ser engraxado, lubrificado e receber manuteno geral de acordo com as recomendaes do programa fornecido pelo fabricante. Para garantia do servio recomendvel que se tenha equipamento e peas de reserva na obra, o que evitar grandes interrupes do trabalho. A relao das peas mais sujeitas a desgaste, e a vida til estimada das mesmas, devem ser obtidas do fabricante da mquina. Compressor de Ar

O ar comprimido um dos principais responsveis pela garantia da velocidade de projeo atravs da regulagem de sua presso e, principalmente, da sua vazo. Na Tabela seguinte esto indicadas as recomendaes da vazo mxima de ar comprimido (volume de ar) em funo do dimetro do mangote para 700 Kpa de presso, que devem ser atendidas pelo compressor.

Dimetro (mm)

Capacidade (pcm)

Esses valores devem ser corrigidos de acordo com as especificaes do fabricante

25 350 32 450 38 600 51 750 64 1000

Sistema de Pr-Umidificao e Bicos

Dever ser preferencialmente utilizado o sistema de pr-umidificao, mais conhecido como via semi-mida, nas projees de concreto via seca. O objetivo a reduo da poeira pelo aumento do tempo de contato, no mangote, entre a mistura seca e a gua. Para tanto esta ltima deve entrar no mangote a 3m do bico, no mnimo. Cabe lembrar que para a otimizao do processo como um todo, importante que a entrada de gua ocorra sob elevada presso.

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Para se evitar o problema de diminuio da rea til do mangote provocada pela incrustao de anis de pasta de cimento e aditivo nas paredes do mesmo (problema agravado com o uso de aditivos lquidos base de aluminatos e micro-slica) deve-se limitar a 5 m a distncia entre a entrada da gua e o bico de projeo, como mostra a figura abaixo.

Figura 52.1

Alm disso, deve-se procurar eliminar todas as irregularidades neste percurso, particularmente comuns nas junes, que podem reter certa quantidade de material que, quando se desprende, produz um golpe no mangoteiro. Para que se minimize o efeito de incrustao e entupimento, recomendvel que a entrada de aditivo ocorra na gua e nunca diretamente no mangote, de modo a diminuir a concentrao no momento de entrar em contato com o cimento.

O bico deve ter uma forma tronco-cnica e apresentar uma reduo de no mnimo 1/5 e no mximo 1/4 do dimetro do mangote e um comprimento no inferior a 40 cm, objetivando concentrar o jato de concreto para diminuir a reflexo e aumentar a compactao.

Figura 52.2

At h alguns anos, os equipamentos de lanamento dos concretos via seca e mida eram distintos. Atualmente a ALIVA, da Sua, tem no mercado mquinas que operam com os dois tipos de concreto e com diversas capacidades de produo.

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Os equipamentos prprios para via seca so de baixa produo, de 3 a 6 m3/h, enquanto os de via mida vo de 8 a 20 m3/h. Porisso a projeo via seca pode ser feita manualmente, enquanto a via mida sempre exige um rob. Geralmente o concreto projetado de 1 fase, de preenchimento dos espaos entre cambotas, de via seca, devido aos pequenos volumes e sua maior resistncia nas primeiras horas. O concreto por via mida utilizado para o revestimento final do tnel, onde os volumes so muito maiores e a resistncia inicial no to importante. 5.2. Cuidados Na Projeo A seguir apresentado um resumo dos cuidados a serem tomados quando da realizao do processo de projeo por via seca com mquina de projeo a rotor.

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Figura 54.1 e Foto 54.1

PARAFUSO DE AJUSTE

ENTRADA DE AR

ENTRADA DE AR

EQUIPAMENTO VIA SECA

"ARANHA"

CUBA DE ALIMENTAO

PARAFUSO DE AJUSTE

DISCO DE BORRACHA

ROTOR

DISCO DE BORRACHA

SADA PARA O MANGOTE

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Figura 55.1 e Foto 55.1

BOMBA DE ROTOR

BOMBA DE PISTO

BICO PROJETOR VIA MIDA

EQUIPAMENTO VIA MIDA

CONCRETO

ADITIVO

AR COMPRIMIDO

200 125

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Figura 56.1 e Foto 56.1

1 - CUBA DE ALIMENTAO2 - ROTOR3 - FLUXO DE MATERIAL PARA A CMARA DE AR COMPRIMIDO4 - QUEDA DO MATERIAL POR GRAVIDADE OU COM AUXLIO DE AR5 - O TRAO OU MATERIAL A SER CONDUZIDO INTRODUZIDO NO FLUXO DE AR6 - O TRANSPORTE DO MATERIAL PELA TUBULAO OBTIDO PELO MTODO DE CORRENTE DILUDA (SUSPENSO NO AR)7 - COM O AUXLIO DO AR INTRODUZIDO EM 7, O MATERIAL CHEGA AO BICO DE PROJEO

VIA SECA/VIA MIDA

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Verificao das Condies dos Equipamentos Dever ser efetuada vistoria prvia das condies de funcionamento e limpeza dos seguintes equipamentos: Betoneira Alimentadora Dosador de aditivos e suas mangueiras Bomba de gua e suas mangueiras Mquina de projeo, mangote e bico Compressor de ar e sua mangueiras Mangueiras Todas as mangueiras, e principalmente o mangote, esto sujeitos a entupimentos e rupturas que podem originar srios acidentes em obras. Para se evitar isso so recomendados os seguintes cuidados: Usar mangueiras cuja capacidade seja igual ao dobro da carga de servio. Instalar correntes ou cabos de segurana nas junes do mangote. Limpar cuidadosamente as mangueiras aps a utilizao, principalmente o

trecho compreendido entre o bico e a entrada da gua (pr-umidificao) Desmontar o bico de entrada da gua e aditivo e remover todo o material

incrustado. Confeco da Mistura Seca Concreto Projetado Convencional Para se obter melhores condies de homogeneidade da mistura seca recomenda-se a seguinte ordem de colocao dos materiais na betoneira: 1. agregado grado 2. agregado mido

mistura inicial (30 a 60 Seg.) 3. adio do cimento

mistura final (2,5 a 3 min)

Devem ser utilizadas betoneiras com ps com afastamento mximo do casco (parede da betoneira) de 5 cm. Isto visa evitar a intensa segregao da

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mistura seca. As betoneiras de eixo horizontal so preferveis em relao s de eixo inclinado; no caso de utilizao destas, posiciona-las com o eixo o mais prximo possvel da posio horizontal e, se possvel, com tampas. Concreto Projetado com Adio de Fibras Neste caso a ordem de colocao dos materiais na betoneira : 1. agregado grado 2. agregado mido

mistura inicial (30 a 60 seg) 3. adio gradual de fibras, com a betoneira em movimento, cuidando para

que no haja formao de ourios (aglomerados de fibras) 4. adio de cimento com a betoneira parada

mistura final (22,5 a 3 seg)

A mistura por tempo inferior ao especificado implica em falta de homogeneidade do material, enquanto que a mistura por tempo superior desencadeia o processo de formao de aglomerados de fibras com formato esfrico com dimetro de cerca de 4 cm, semelhantes a ourios, que levam ao desperdcio de fibras e que podem obstruir o mangote durante a projeo. Cabe salientar que a ocorrncia deste fenmeno depende muito do tipo de fibra. Concreto Projetado com Adio de Micro-Slica A ordem de colocao recomendada dos materiais na betoneira : 1. agregado grado 2. agregado mido

mistura inicial (30 a 60 Seg) 3. cimento

mistura (2,5 a 3 min) 4. adio da micro-slica

vedao da boca da betoneira mistura final (2,5 a 3 min)

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5.3. Tcnica de Projeo Projeo da Camada Inicial Antes da projeo do concreto propriamente dita, recomendvel executar uma projeo preliminar de 2 a 5 cm de espessura para preparar um substrato mais adequado para a projeo da camada especificada, diminuindo-se assim o desplacamento, alm de garantir a estabilidade da superfcie escavada at a colocao das cambotas (ou telas ou tirantes). Outra vantagem dessa camada inicial o seu comportamento de lacre, que denota pelo seu fissuramento qualquer movimento do terreno. Projeo das Demais Camadas Geralmente a espessura especificada de concreto projetado obtida atravs de vrias camadas formadas pelo movimento constante do bico de projeo e pelas sucessivas passadas sobre a rea que est sendo trabalhada. As espessuras mximas obtidas sem que ocorra o desplacamento so influenciadas pela adio de micro-slica ou alteraes no processo de projeo (como a substituio do aditiva acelerador de pega base de carbonatos por aluminatos ou pelo aumento da velocidade de projeo). Durante a operao de projeo deve-se procurar atingir a maior espessura possvel, desde que no haja desplacamento, pelo fato de assim minimizar a reflexo, sempre maior no inicio, e diminuir o nmero de juntas e a laminao responsveis pela perda de resistncia do concreto. A espessura mxima pode ser determinada em testes feitos na ocasio da dosagem e confirmada durante o andamento da obra. Dessa forma pode-se determinar o nmero mnimo de camadas necessrias para o preenchimento da seo entre cambotas. De qualquer modo a espessura mxima das camadas deve ser limitada por aquela que evite desplacamentos. A superfcie da camada anterior, onde vai ser projetada a 2 camada, deve estar limpa, isenta de material refletido, de bolses de areia e material segregado nas disperses (sombra). Estalatites provenientes de infiltraes, bem como todo o material solto ou frivel, devem ser removidos por meio de ar comprimido ou jato de gua e/ ou areia. Qualquer que seja a situao, o mangote deve ser esvaziado quando houver a interrupo da projeo, principalmente quando o ponto de aplicao estiver em posio mais elevada que a mquina.

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Do mesmo modo, em servio abaixo do nvel da mquina, aconselhvel fazer uma volta em O no mangote, afim de evitar pulsaes e melhorar o fluxo da mistura em suspenso. Projeo Entre as Cambotas Assim que o jato estiver ajustado, o mangoteiro deve comear a mover o bico rapidamente em toda a rea de trabalho selecionada, distribuindo uma primeira camada de concreto. Em seguida prossegue-se projeo do concreto comeando sempre do p da cambota para cima e das cambotas para o centro do vo, formando um recncavo para minimizar o problema das disperses (sombras). Em seguida executa-se o preenchimento da parte central, seguindo a seqncia mostrada na figura abaixo.

Figura 60.1

CAMADA 1

CAMADA 2

CAMADA 3

TRMINO DA PROJEO

SEQUNCIA DE PREENCHIMENTO DE PLACASOU DE VO ENTRE CAMBOTAS

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Figura 61.1

Controle do Teor de Aditivo Acelerador O controle do teor de aditivo acelerador de pega e endurecimento fundamental para o concreto projetado. Caso seja utilizado um teor reduzido, abaixo do precisamente indicado, corre-se o risco de no serem atingidas as resistncias iniciais do concreto projetado, com conseqncias graves para a estrutura (desplacamentos e at desmoronamentos). Caso seja utilizado teor excessivo, isto , maior que o precisamente indicado, as resistncias iniciais so prejudicadas (a supersaturao inibe as reaes) e tambm as resistncias finais aos 28 dias. Como o teor de aditivo normalmente baixo (1 a 4% em relao massa de cimento), o cuidado com o controle deve ser redobrado.

PEQUENO MOVIMENTO CIRCULAR

NGULO DE PROJEO

CERTO

ERRADO

REFLEXOMUITO ALTA REFLEXO

ALTAREFLEXO

BAIXA

NGULO DE PROJEO DO CONCRETO

OPERAO DO BICO PROJETOR PARA PRODUZIR O MELHOR CONCRETO

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Cuidado na Moldagem das Placas O cuidado na moldagem de placas destinadas ao controle de qualidade do concreto projetado deve ser o mximo, pois os resultados podero ser contestados, principalmente quando no atendem aos valores especificados. Porisso as placas devem ser moldadas nas mesmas condies do revestimento do tnel, de modo a se garantir a sua representatividade. Os pontos principais onde normalmente ocorrem desacordos so: Utilizao de vazes menores de ar comprimido Utilizao de maior umidificao Variao no teor de aditivo Operao de Projeo A tabela seguinte apresenta uma sntese das atividades a serem desenvolvidas durante a operao de projeo.

ATIVIDADES OBSERVAES

Ordem de ligao dos Equi-pamentos: 1. ar comprimido 2. bomba de gua 3. alimentadora 4. mquina de projeo 5. dosador de aditivos

Caso a mquina de projeo esteja com sua cuba cheia deve-se inverter os itens 3 e 4, obviamente. O item 5 s ser efetuado no caso de aditivos lquidos, pois no caso de se utilizar aditivos em p ele ocorre concomitantemente com o item 3.

Ajustes iniciais: vazo e presso de ar vazo e presso de gua

Avaliao visual realizada pelo mangoteiro e encarregado. ndices a serem obtidos com agulhas de Proctor: projeo na horizontal: 40 a 60; projeo no teto: 60 a 80. No caso de aditivos base de aluminatos estes ndices de-vem estar acima de 80. Ajustada a gua, s poder ser executada uma alterao quando ocorrer uma no conformi-dade nos ndices especificados acima.

O jato deve ser perpendicular ao plano de aplicao

Resulta em menor reflexo e maior compacta-o

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O bico deve ser afastado do plano de aplicao de1 a l,5 m

Se os equipamentos no estiverem correta-mente ajustados:

muito prximo do alvo de projeo: tem-se grande reflexo e o mangoteiro ter dificul-dade de visualizao do trabalho.

muito distante do alvo de projeo: tem-se grande

O bico deve operar com mo-vimentos circulares

Proporciona melhor distribuio do concreto e maior homogeneidade.

Manuteno de fluxo constante de material seco pelo mangote

Visa manter a umidade constante e evitar poeira, maior reflexo, desplacamentos, escor-rimentos, etc.

Constatao do entupimento no mangote na linha de gua na linha do aditivo lquido no dosador do aditivo p

Procedimento: - interromper o processo de projeo - identificar o ponto de entupimento iniciando a procura em pontos de estrangula-mento - utilizar - mangote de reserva se a lim-peza for demorada.

Ordem para trmino de Opera-o 1. desligar a alimentadora de

material seco e dosadora de aditivo

2. esvaziar o mangote 3. desligar a gua e o ar

comprimido

Em interrupo mais longa, desmontar e lim-par a mquina de projeo, utilizando vas-soura e ar comprimido.

Limpeza do mangote quando utilizada pr-umidificao

Limpar cuidadosamente o bico de projeo e o dispositivo pr-umidificador, desconectando o mangote, principalmente em concretos com micro-slica e aditivos lquidos.

Reflexo Um cuidado especial deve ser tomado com a reflexo pois ela tem papel importante no processo de projeo, onde pode representar perdas de mais de 50% do material no caso da via seca. No entanto, o material refletido no pode ser reaproveitado na projeo devido sua contaminao no solo do tnel, incerteza do trao e hidratao adiantada do cimento.

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Equipe de Projeo A equipe de projeo deve ter a seguinte composio mnima: 1 encarregado de projeo 1 mangoteiro 1 auxiliar de mangoteiro 1 operador de betoneira 2 serventes Esta equipe dever passar por um processo de qualificao conforme exposto no Item 5.5. 5.4. Caractersticas do Concreto O concreto projetado por via seca no pode ser enquadrado como um concreto plstico e portanto suas propriedades no dependem fundamentalmente do fator gua/cimento. O parmetro que o governa a compacidade e a alta resistncia nas primeiras horas. O concreto projetado por via mida, devido s exigncias do processo de projeo, apresenta caractersticas muito semelhantes s dos concretos plsticos convencionais. Desta forma, o valor da relao gua/cimento de fundamental importncia para a sua resistncia e durabilidade. Dosar um concreto projetado por via mida, portanto, buscar o atendimento dos requisitos bsicos de projeto (resistncia compresso e ndices de vazios permeveis) a um custo mnimo sem, no entanto, esquecer as caractersticas exigidas pelo equipamento de projeo (consistncia, curva granulomtrica da mistura, compatveis com os requisitos de bombeabilidade, etc.), bem como as do prprio processo (reflexo). O concreto projetado via mida difere basicamente do via seca quanto ao processo de produo, pelo fato de que o concreto que abastece a bomba projetora j possui toda a gua de amassamento. A utilizao de um aditivo acelerador de pega (na forma lquida) praticamente imprescindvel para garantir a sua fixao estrutura, devido consistncia tpica com que produzido o concreto (abatimento do cone de Abrams de 8 a 14 cm para permitir o seu bombeamento). Como resultado obtm-se um concreto projetado isento de poeira, com fator gua/cimento totalmente controlado e, por conseguinte, uma resistncia com baixa variabilidade (cv inferior a 13%). Uma caracterstica tambm marcante

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do processo o baixo nvel de reflexo, que se situa geralmente em valores muito abaixo dos obtidos no processo via seca. Devido s caractersticas dos equipamentos normalmente utilizados na via mida (bombas de grande capacidade de produo), o seu emprego recomendado para obras com alta demanda de concreto e com grandes frentes de produo, tais como o revestimento final de tneis. Esta alta produo exige tambm uma adequao de todos os equipamentos envolvidos no processo. O concreto normalmente produzido em centrais e misturado e transportado por caminhes-betoneira. Sempre que possvel deve-se optar pela instalao da central no prprio canteiro. Para a projeo so necessrios braos mecnicos (robs) para a operao do bico projetor. Tanto o concreto via seca como o via mida podem ter suas caractersticas bsicas modificadas com a adio de micro-slica ou fibras de ao para obteno de melhor desempenho especfico.

Braos Mecnicos (Robs) Figura 65.1

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5.5. Treinamento da Equipe e Capacitao do Mangoteiro

Conforme j mencionado, a boa qualidade do concreto projetado no depende s de uma boa dosagem e do equipamento, mas fundamentalmente de sua correta aplicao pela equipe responsvel pelo trabalho. Todo canteiro de obras deve ter um programa de treinamento do pessoal e capacitao do mangoteiro. Sugere-se o seguinte roteiro:

A DEFINIES

Definio da obra na qual o pessoal trabalha ou vir a trabalhar Definio do objetivo da obra e do seu alcance, importncia para a

comunidade, etc. Definio do objetivo das palestras: fornecer o conhecimento necessrio

para que o operrio trabalhe com mais eficincia e com mais segurana, por meio de exemplos prticos que o sensibilizem.

B O CONCRETO PROJETADO

Caractersticas do material: um material estrutural que depende fundamentalmente da qualidade da execuo para atingir as caractersticas que lhe so exigidas, a saber:

endurecimento rpido resistncia alta a baixas idades resistncia adequada em altas idades boa aderncia ao substrato baixa permeabilidade gua mnima reflexo possvel

Nota: Convm utilizar nestas explicaes quadros esquemticos com nfase em recursos audio-visuais.

C DESCRIO DO PROCESSO

A descrio do processo dever ser realizada ao lado do equipamento instalado e devero ser explicitados os seguintes aspectos:

Mistura dos materiais Funcionamento e manuteno da mquina de projeo Dosagem de gua e aditivo Recomendaes sobre segurana

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A abordagem destes itens deve abranger os seguintes tpicos: Betoneira: ordem de colocao dos materiais e tempo de mistura Funcionamento da mquina de projeo: entrada do material na cuba,

agitador Preenchimento das cavidades do rotor, entrada do ar comprimido, transporte do material no mangote at o bico.

Necessidade de manuteno e limpeza contnua da mquina de projeo: remoo do concreto para evitar incrustaes, troca de peas sujeitas a desgaste como os discos de borracha, discos de frico, aranha. bocal de sada, mangote e bico. Comentar o problema da poeira na mquina, que proporcional ao desgaste dos discos de borracha por onde h o vazamento de ar. Estes vazamentos produzem jatos de p e borbulhamento na cuba alimentadora, o que pode tambm ser provocado pelo fato de os parafusos e porcas de ajuste da cuba sobre o rotor estarem soltos ou mal ajustados.

Riscos de acidentes como barras que travam o rotor quando o operrio

encarregado da desagregao do material da cuba se descuida ( sempre prefervel a utilizao de vibradores e telas na entrada da cuba) ou mesmo quando tenta desobstruir respiros com as mos quando a mquina est em funcionamento.

Procedimento de dosagem de gua: evidenciar a necessidade de uma

presso de gua adequada para proporcionar uma boa umidificao da mistura e, consequentemente, reduo de poeira.

Procedimento de dosagem do aditivo em p ou lquido: explicar as

conseqncias de um procedimento inadequado na liberao de poeira e nas propriedades mecnicas do concreto projetado.

Riscos de acidentes que decorrem de um entupimento, que pode soltar as

junes do mangote, normalmente emperradas ou mal fixadas devido s incrustaes de concreto no removidas. Aconselhar a utilizao de correntes nas junes.

Riscos que se originam de um concreto mal executado, com sombras,

laminao, excesso ou escassez de gua, etc. como desplacamentos, desmoronamentos, etc.

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Dizer ao operrio que qualquer irregularidade encontrada deve ser comunicada ao encarregado.

D INSTRUO DO MANGOTEIRO Para a instruo do mangoteiro necessita-se de um operrio de comprovada experincia, equipamento e equipe completa para executar projees demonstrativas. Na demonstrao, qual todos podero assistir, devero ser exemplificados os seguintes tpicos: Equipamentos de projeo: funcionamento e disposio Equipe de projeo: funes individuais Cuidados na projeo: procedimento para incio de projeo,

movimentao do bico, direcionamento do jato, seqncia de preenchimento de placa e vo entre cambotas, ajuste da projeo (unidade da mistura e ar comprimido), pr