Equipamento de empurre

Os elementos principais do equipamento de empurre são os macacos hidráulicos, a estrutura onde estes assentam e o anel de distribuição de impulso. Os macacos são quase sempre cilindros hidráulicos, situados numa estrutura que lhe serve de suporte e transmite as forças de empurre, tanto para a parede de reacção como para o anel de impulso.

Os equipamentos originais eram muitas vezes montados utilizando materiais e componentes disponíveis nos depósitos de material dos empreiteiros, o que os tornava rudes e ineficientes. Os equipamentos mais recentes são projectados de modo a serem integrados no conjunto de todas as outras operações decorrentes no processo de pipe jacking e de modo a ocupar o mínimo espaço possível com o objectivo de reduzir as dimensões do poço de ataque onde se encontram inseridos. A velocidade de empurre deve acompanhar a velocidade de progressão e escavação do túnel. A disposição do equipamento deve ser tal que torne facilitado o manuseamento dos tubos e dos contentores de despojos no poço, bem como facilitar os processos de monitorização e controlo. Estes equipamentos devem igualmente ser fáceis de instalar e de se adaptar a uma vasta gama de trabalhos. Alguns modelos possuem a estação de fornecimento de energia eléctrica e hidráulica ligada aos vários componentes, incorporada no próprio equipamento, porém a disposição mais corrente é situar unidades de fornecimento de energia fora do poço de ataque, afastadas dos próprios equipamentos de empurre.

A capacidade do fornecimento de empurre está dependente da carga máxima que pode ser aplicada em segurança aos tubos a serem instalados, sendo esta por sua vez, dependente do diâmetro e da espessura das paredes dos mesmos tubos. Esta carga máxima pode variar desde menos de 50 toneladas no caso de um trabalho pequeno num micro túnel até alguns milhares de toneladas no caso de uma aplicação de um tubo de grande diâmetro. Uma generosa reserva é normalmente fornecida para acomodar altas cargas de arranque, de curta duração, que podem ocorrer após uma paragem do trabalho.

De modo a fornecer o impulso, dois ou mais macacos hidráulicos são normalmente montados na estrutura. Estes macacos podem ser de longo curso, quando o seu curso se assemelha ao comprimento da secção dos tubos a serem conduzidos pelo poço, ou de curso curto, que requerem a inserção de espaçadores de forma a proporcionarem o movimento de empurre dos tubos pelo poço. Alternativamente, após cada curso, os macacos podem ser movidos em direcção ao túnel ao longo da estrutura, fixados e repetido o ciclo de empurre.

Na instalação de seção de grandes dimensões pré-fabricadas, por exemplo tipo coulverts, podem ser utilizados para o empurre mais de 20 macacos hidráulicos, com uma capacidade total de alguns milhares de toneladas. Cilindros hidráulicos individuais, são operados normalmente em altas pressões entre os 300 e os 650 bar e podem ter uma capacidade de empurre de 30 a 300 toneladas. As unidades de alimentação que potenciam a energia hidráulica aos macacos são dimensionadas de acordo com o número e tamanho dos cilindros, bem como de acordo com a velocidade de empurre necessária. Como os tubos são empurrados pelo poço, a carga de empurre tem que os seguir no seu curso, podendo isto ser conseguido de várias formas. Cilindros telescópicos (Fig. 3.28) de duas ou três secções estão disponíveis e proporcionam cursos de empurre até 4000 mm, o que é suficiente para a instalação da maior parte dos tipos de segmentos de tubos existentes no mercado. Estes cilindros são normalmente fixados na parte anterior do poço, possuem um comprimento básico substancial quando retraídos, o que faz com que necessitem de um aumento das dimensões do poço de modo a acomodá- los.

Fig. 3.28 – Equipamento de empurre com cilindros telescópicos hidráulicos, SEGOQUI HT-2000 (TalleresSegovia 2009)

Uma segunda abordagem é organizar a estrutura, transportando macacos de curso curto, com cerca de 300 mm, movimentando-os ao longo de uma subestrutura. A estrutura de empurre, que comporta os macacos, encontra-se localizada e fixa à subestrutura por um dispositivo adequado do tipo pocket-and- pin. Após o empurre completo de cada curso, a estrutura é desprendida, movida em direcção à entrada do túnel e fixada novamente, por forma a realizar um novo ciclo de empurre. (Fig. 3.29)

Fig. 3.29 – Equipamento de empurre com estrutura móvel sobre estrutura fixa (Akkerman 2011)

A terceira abordagem consiste em manter os cilindros fixos na mesma posição e utilizar espaçadores mecânicos após cada curso de empurre de modo a estender o impulso. Com a utilização de espaçadores múltiplos é requerida alguma forma de bloqueio entre os espaçadores para evitar o perigo de escorregamento entre eles. (Fig. 3.30)

Fig. 3.30 – Equipamento de empurre com macacos de curso curto e espaçadores metálicos (Iseki 2009)

Alguns equipamentos de empurre incorporam, na sua parte de trás uma placa de aço com o objectivo de assegurar uma distribuição equilibrada das forças de empurre do equipamento para a parede de reacção. Os anéis distribuição de impulso, como o nome indica, espalham uniformemente o impulso proveniente dos macacos para as secções dos tubos, têm que ser rígidos e encaixar perfeitamente no perfil dos tubos. Os packers colocados na face dos tubos ajudam igualmente a uma distribuição equilibrada das forças de empurre. Os anéis de impulso são moldados ou pré-fabricados em secção metálica de aço e são equipados com mecanismo ball-and-socket nas placas das extremidades para assegurar mais uma vez uma transmissão uniforme da carga de empurre no bordo do tubo.