Conteúdos Conteúdos
2.1. A técnica do pipe
2.1. A técnica do pipe jacking.jacking. 2.2. As aplicações e os benefícios. 2.2. As aplicações e os benefícios. 2.3. Investigação dos locais e
2.3. Investigação dos locais e informação necessárias para condições dos solos.informação necessárias para condições dos solos. 2.3.1. Informação dos solos necessária para projecto e respectivo custo.
2.3.1. Informação dos solos necessária para projecto e respectivo custo. 2.4. Projecto e construção os métodos.
2.4. Projecto e construção os métodos. 2.5. O pipe jacking tubos.
2.5. O pipe jacking tubos.
2.6. Comprimento de Jacking, cargas e tolerâncias. 2.6. Comprimento de Jacking, cargas e tolerâncias.
2.1.
2.1. A técnica do pipe jackingA técnica do pipe jacking
2.1.1.
2.1.1. O que éO que é Pipe Jacking Pipe Jacking??
O Pipe Jacking é
O Pipe Jacking é uma técnica de execução de obras subterrâneas onde todo o uma técnica de execução de obras subterrâneas onde todo o túnel movimenta-setúnel movimenta-se em sincronia com o avanço da
em sincronia com o avanço da escavaçãoescavação.. O termo
O termo pipe jacking pipe jacking, tubos cravados ou “macaqueados”, deve-se ao facto de todo o avanço dos, tubos cravados ou “macaqueados”, deve-se ao facto de todo o avanço dos
túneis ser realizado, a partir
túneis ser realizado, a partir do esforço aplicado através de cilindros hidráulicos ou macacos, nosdo esforço aplicado através de cilindros hidráulicos ou macacos, nos tubos que compõem a estrutura do t
tubos que compõem a estrutura do túnel.únel.
2.1.2.
2.1.2. Como funciona?Como funciona?
A escavação é realizada por uma cabeça de corte ou
A escavação é realizada por uma cabeça de corte ou shield shield , o material escavado é removido por , o material escavado é removido por
dentro do túnel, mecânica ou hidraulicamente. dentro do túnel, mecânica ou hidraulicamente. No
No poço poço de de serviço serviço de de cravação cravação é é instalado instalado o o conjunto conjunto de de macacos, macacos, responsável responsável pelopelo deslocamento e avanço do túnel, neste poço também é i
deslocamento e avanço do túnel, neste poço também é instalado um equipamento de alinhamentonstalado um equipamento de alinhamento aa laser laser responsável pelo controle direccional do túnel.responsável pelo controle direccional do túnel.
Toda a operação é controlada a partir de um contentor computadorizado, instalado na superfície, Toda a operação é controlada a partir de um contentor computadorizado, instalado na superfície, ao lado do poço de serviço.
ao lado do poço de serviço.
As aplicações principais do pipe jacking e microconstrução de túnel microtuneladora incluem As aplicações principais do pipe jacking e microconstrução de túnel microtuneladora incluem nova canalização e construção de drenagem, substituição de tubo e revestimento, canalização de nova canalização e construção de drenagem, substituição de tubo e revestimento, canalização de gás e de água, oleocondutas, electricidade e instalação de telecomunicações, galerias de gás e de água, oleocondutas, electricidade e instalação de telecomunicações, galerias de escoamento e saneamento, captação e descarga de água.
escoamento e saneamento, captação e descarga de água.
As aplicações especiais incluem a instalação de secções rectangular ou secções circular de As aplicações especiais incluem a instalação de secções rectangular ou secções circular de passagens
A técnica pode ser usada para ultrapassar obstáculos como estradas caminhos-de-ferro, rios, A técnica pode ser usada para ultrapassar obstáculos como estradas caminhos-de-ferro, rios, canais, edifícios e aeródromos no caminho do tubo que põe projectos a fim de minimizar a canais, edifícios e aeródromos no caminho do tubo que põe projectos a fim de minimizar a perturbação superficial frequentemente associou-se com o tubo
perturbação superficial frequentemente associou-se com o tubo de corte de corte aberto que põe métodosaberto que põe métodos em áreas urbanas; ou simplesmente a f
em áreas urbanas; ou simplesmente a forneça uma construção de túnel subterrânea permanente.orneça uma construção de túnel subterrânea permanente. O pipe jacking é principalmente usado como uma alternativa para abrir escavações de corte ou O pipe jacking é principalmente usado como uma alternativa para abrir escavações de corte ou outros métodos de construção de túnel.
outros métodos de construção de túnel.
Os comprimentos significativos são atingíveis em grandes diâmetros, que usam técnicas Os comprimentos significativos são atingíveis em grandes diâmetros, que usam técnicas mecanizadas.
mecanizadas.
A referência deve ser feita
A referência deve ser feita para recomendações específicapara recomendações específicas.s.
Os métodos de construção são disponíveis para enfrentar qualquer tipo de solos seco ou com Os métodos de construção são disponíveis para enfrentar qualquer tipo de solos seco ou com água e qualquer tipo de
água e qualquer tipo de condições.condições.
As técnicas de escavação são também disponíveis para
As técnicas de escavação são também disponíveis para jacking por rocha ou jacking por rocha ou condições dos soloscondições dos solos mistas, inclusive pedras arredondadas e seixos
mistas, inclusive pedras arredondadas e seixos rolados.rolados.
O pipe jacking, geralmente mencionado no mais pequeno diâmetros como microconstrução de O pipe jacking, geralmente mencionado no mais pequeno diâmetros como microconstrução de túnel, é uma técnica da instalação tubo designados de pipelines subterrâneos, tubos e galerias de túnel, é uma técnica da instalação tubo designados de pipelines subterrâneos, tubos e galerias de escoamento.
escoamento.
Os pipe jacking são usados para empurrar tubos especialmente projectados para solos atrás de Os pipe jacking são usados para empurrar tubos especialmente projectados para solos atrás de um escudo ao mesmo tempo como a
um escudo ao mesmo tempo como a escavação está a realizar-se dentro do escudo.escavação está a realizar-se dentro do escudo.
O método fornece uma protecção flexível, estrutural, impermeável, terminado o pipeline como o O método fornece uma protecção flexível, estrutural, impermeável, terminado o pipeline como o túnel está escavado.
túnel está escavado.
O pipe jacking é uma técnica e os seus componentes tem sido sujeito a uma extensa e contínua O pipe jacking é uma técnica e os seus componentes tem sido sujeito a uma extensa e contínua pesquisa nas universidades britânicas principais como Oxford e
pesquisa nas universidades britânicas principais como Oxford e Cambridge. Isto incluiu a Cambridge. Isto incluiu a escalaescala modelar e teste em laboratórios de tubos e uniões e os efeitos de lubrificação e condicionamento modelar e teste em laboratórios de tubos e uniões e os efeitos de lubrificação e condicionamento de solo no processo do pipe
Não
Não há há nenhum nenhum limite limite teórico teórico para para o o comprimento comprimento do do pipe pipe jacking jacking de de pipe pipe embora embora hajahaja considerações de engenha
considerações de engenharia práticas e ria práticas e a economia pode impor restrições.a economia pode impor restrições.
Traçados de várias centenas de metros em linha recta ou em curvas verticais, ou curvas Traçados de várias centenas de metros em linha recta ou em curvas verticais, ou curvas horizontais são exequíveis.
horizontais são exequíveis.
Um número de sistemas de escavação são disponíveis inclusive o manual, controle mecânico e Um número de sistemas de escavação são disponíveis inclusive o manual, controle mecânico e remoto.
remoto.
Tubos com variação de diâmetros desde 150 mm a 4000 mm, pode ser instalado usando o Tubos com variação de diâmetros desde 150 mm a 4000 mm, pode ser instalado usando o sistema apropriado.
sistema apropriado.
As tolerâncias de construção são semelhantes com outros
As tolerâncias de construção são semelhantes com outros métodos de construção de túnel, o métodos de construção de túnel, o tubotubo do método de jacking geralmente necessita de menos espaço entre os tubos designados por do método de jacking geralmente necessita de menos espaço entre os tubos designados por sobreintervalo, do que os túneis segmentários e proporcionam o suporte de solos, reduzindo o sobreintervalo, do que os túneis segmentários e proporcionam o suporte de solos, reduzindo o movimento potencial de solos.
movimento potencial de solos.
Os métodos de escavação mecânicos são idênticos àqueles empregados noutras formas de Os métodos de escavação mecânicos são idênticos àqueles empregados noutras formas de construção de túnel. Escudo, escavação e o suporte de cara pode ser fornecido para uma larga construção de túnel. Escudo, escavação e o suporte de cara pode ser fornecido para uma larga variedade de condições de solos.
variedade de condições de solos.
É de considerar, que muitos dos nomes e técnicas são fruto de uma técnica desenvolvida em É de considerar, que muitos dos nomes e técnicas são fruto de uma técnica desenvolvida em países estrangeiros, daí os nomes não serem propriamente adaptáveis à nossa língua, nem sequer países estrangeiros, daí os nomes não serem propriamente adaptáveis à nossa língua, nem sequer
terem tradução correcta. terem tradução correcta.
2.1.3.
2.1.3. Sistemas de escavaçãoSistemas de escavação
Backacter Backacter
EPBM EPBM Cutter boom Cutter boom TBM TBM Microtunnelling Microtunnelling
Para instalar um sistema de pipeline é usada uma técnica que consiste numa parede de impulso e Para instalar um sistema de pipeline é usada uma técnica que consiste numa parede de impulso e outra de reacção.
outra de reacção.
Uma parede de impulso é construída para fornecer uma reacção contra os macacos que Uma parede de impulso é construída para fornecer uma reacção contra os macacos que empurram por sua vez o pipe jacking.
empurram por sua vez o pipe jacking.
Em solos pobres ou de fracos recursos é habitual montar um outro maciço especial para Em solos pobres ou de fracos recursos é habitual montar um outro maciço especial para aumentar a capacidade de reacção da parede de impulso.
aumentar a capacidade de reacção da parede de impulso.
Onde há profundidade insuficiente para construir uma parede de impulso normal, por exemplo, Onde há profundidade insuficiente para construir uma parede de impulso normal, por exemplo, para diques, o maciço de reacção da tuneladora ou do Pipe jacking tem que ser vencida por meio para diques, o maciço de reacção da tuneladora ou do Pipe jacking tem que ser vencida por meio de uma armação estrutural, fornecimento de restrição adequada por meio amarrações, métodos de uma armação estrutural, fornecimento de restrição adequada por meio amarrações, métodos de transferência de cargas
de transferência de cargas horizontais.horizontais.
Assegurar que as forças do Pipe jacking são distribuídas em volta do maciço de ataque, que Assegurar que as forças do Pipe jacking são distribuídas em volta do maciço de ataque, que consiste num anel de impulso é
consiste num anel de impulso é usado para transferir as cargas.usado para transferir as cargas.
Os tubos do Pipe jacking são interligados hidraulicamente para assegurar que o impulso de cada Os tubos do Pipe jacking são interligados hidraulicamente para assegurar que o impulso de cada um é o mesmo.
um é o mesmo.
O número de tubos usados pode variar por causa do diâmetro de tubo, a força dos tubos jacking, O número de tubos usados pode variar por causa do diâmetro de tubo, a força dos tubos jacking, o comprimento a serem instalados, desta forma a resistência de atrito é antecipada e neste caso o comprimento a serem instalados, desta forma a resistência de atrito é antecipada e neste caso aumenta.
aumenta.
Organização
- Sistema de orientação por computador de microconstrução - Sistema de orientação por computador de microconstrução de túnel (local onde são
de túnel (local onde são monitorizadas todas as actividades da tuneladora).monitorizadas todas as actividades da tuneladora). No
No fim fim de de cada cada túnel túnel ou ou microtúnel microtúnel é é efectuada efectuada uma uma escavação escavação com com dimensões dimensões necessárias necessárias àà saída da tuneladora.
saída da tuneladora.
O alinhamento inicial do pipe jacking é obtido com exactidão e posicionado em carris de guia O alinhamento inicial do pipe jacking é obtido com exactidão e posicionado em carris de guia dentro da escavação de impulso, na qual os tubos são postos a fim de arrancarem logo com o dentro da escavação de impulso, na qual os tubos são postos a fim de arrancarem logo com o alinhamento de projecto.
alinhamento de projecto.
Manter a exactidão do alinhamento durante o pipe jacking, é necessário para usar um sistema de Manter a exactidão do alinhamento durante o pipe jacking, é necessário para usar um sistema de monitorização, que deve ser frequentemente verificado, quer para alinhamento horizontal e monitorização, que deve ser frequentemente verificado, quer para alinhamento horizontal e vertical e sempre a partir de uma referência fixa.
vertical e sempre a partir de uma referência fixa.
Para tubos de curto alcance ou pipes simples, esta monitorização pode se executada com Para tubos de curto alcance ou pipes simples, esta monitorização pode se executada com equipamento de inspecção tradicional.
equipamento de inspecção tradicional.
Para a escavação rápida são indispensáveis técnicas de controlo remotas sofisticadas que, Para a escavação rápida são indispensáveis técnicas de controlo remotas sofisticadas que, normalmente são electrónicas e, muitas das vezes, apoiadas pela topografia, com sistemas de normalmente são electrónicas e, muitas das vezes, apoiadas pela topografia, com sistemas de orientação que usam uma combinação de raios laser e com apoio da mesa de controlo, que possui orientação que usam uma combinação de raios laser e com apoio da mesa de controlo, que possui softwares específicos para o efeito.
softwares específicos para o efeito.
Quando o pipe jacking ou o microtúnel são executados abaixo da linha de água é habitual Quando o pipe jacking ou o microtúnel são executados abaixo da linha de água é habitual incorporar uma parede dianteira que serve de selagem dentro de cada poço que impedirá assim a incorporar uma parede dianteira que serve de selagem dentro de cada poço que impedirá assim a entrada de solos estranhos e servirá de tampa “rolhão” para evitar a entrada de material no inicio entrada de solos estranhos e servirá de tampa “rolhão” para evitar a entrada de material no inicio das operações.
das operações.
O uso desses rolhões impedirá a entrada de água de solos e a perda de solos associada, e O uso desses rolhões impedirá a entrada de água de solos e a perda de solos associada, e conserva o lubrificante anular betonites, etc.
2.1.4.
2.1.4. Técnicas mais usadas na perfuração horizontal e as suas respectivas fasesTécnicas mais usadas na perfuração horizontal e as suas respectivas fases Perfuração Horizontal Dirigida (HDD – “Horizontal Directional Drilling”) Perfuração Horizontal Dirigida (HDD – “Horizontal Directional Drilling”) 2.1.4.1.
2.1.4.1. Introdução -Introdução - Desenvolvimento e utilizaçãoDesenvolvimento e utilização
Originalmente utilizada nos anos 70, as travessias horizontais dirigidas são um casamento entre o Originalmente utilizada nos anos 70, as travessias horizontais dirigidas são um casamento entre o método convencional de travessia de estradas e a perfuração dirigida utilizada nas explorações método convencional de travessia de estradas e a perfuração dirigida utilizada nas explorações petrolíferas. Actualmente,
petrolíferas. Actualmente, esta tecnologia esta tecnologia constitui um constitui um dos principais dos principais métodos para métodos para a a instalaçãoinstalação de condutas sem abertura de vala. Para além das travessias de rios e cursos de água, esta de condutas sem abertura de vala. Para além das travessias de rios e cursos de água, esta tecnologia tem vindo a
tecnologia tem vindo a ser utilizada para travessia de ser utilizada para travessia de estradas, caminhos-de-ferro, assim como naestradas, caminhos-de-ferro, assim como na instalação de condutas sem abertura de vala em
instalação de condutas sem abertura de vala em zonas de grande concentração populacional.zonas de grande concentração populacional.
2.1.4.2.
2.1.4.2. Limites da tecnologiaLimites da tecnologia
A distância mais elevada neste tipo de perfuração é cerca de 2.000m, e o maior
A distância mais elevada neste tipo de perfuração é cerca de 2.000m, e o maior diâmetro cerca dediâmetro cerca de 3000 mm.
3000 mm.
Embora este tipo de perfuração tenha surgido na costa do Golfo do México em instalação de Embora este tipo de perfuração tenha surgido na costa do Golfo do México em instalação de condutas em terrenos de características aluvionares, o desenvolvimento exponencial desta condutas em terrenos de características aluvionares, o desenvolvimento exponencial desta técnica permite hoje a perfuração em
técnica permite hoje a perfuração em terreno rochoso.terreno rochoso.
2.1.4.3.
2.1.4.3. Método de execuçãoMétodo de execução Fase I - Cravação do tubo piloto Fase I - Cravação do tubo piloto
Inicia-se a travessura através da cravação de um furo piloto de, aproximadamente 3½ polegadas, Inicia-se a travessura através da cravação de um furo piloto de, aproximadamente 3½ polegadas, usando técnicas de cravação com o auxílio de hidrojacto ou, por recurso a motor de lamas, ou a usando técnicas de cravação com o auxílio de hidrojacto ou, por recurso a motor de lamas, ou a martelo do tipo fundo - de - furo. Dado que a ferramenta de corte / progressão é excêntrica, o martelo do tipo fundo - de - furo. Dado que a ferramenta de corte / progressão é excêntrica, o posicionamento d
posicionamento da mesma durana mesma durante a progressão ote a progressão origina o desvio rigina o desvio controlado da perfuraçcontrolado da perfuração.ão.
Figura esquemática da perfuração horizontal dirigida durante a fase de cravação do furo piloto Figura esquemática da perfuração horizontal dirigida durante a fase de cravação do furo piloto
Através de sensores electromagnéticos colocados na cabeça de corte, ou pela emissão/recepção Através de sensores electromagnéticos colocados na cabeça de corte, ou pela emissão/recepção de ultra-sons, é possível detectar em tempo real a posição da cabeça de cravação, tal como, a de ultra-sons, é possível detectar em tempo real a posição da cabeça de cravação, tal como, a direcção horária da
direcção horária da sua excentricidade.sua excentricidade.
Durante a cravação do tubo piloto é injectada na frente de escavação um fluido (bentonites ou Durante a cravação do tubo piloto é injectada na frente de escavação um fluido (bentonites ou polímeros)
polímeros) a a alta alta pressão. pressão. Esse Esse fluido fluido tem tem como como função função o o corte corte por por jacto, jacto, o o transporte transporte dosdos materiais escavados, a transmissão de energia hidráulica para o motor de perfuração (em rocha), materiais escavados, a transmissão de energia hidráulica para o motor de perfuração (em rocha), a lubrificação e arrefecimento da cabeça de
a lubrificação e arrefecimento da cabeça de corte tal como a corte tal como a estabilização do furo contra colapso.estabilização do furo contra colapso. O perfil da travessia será constituído por três fases:
O perfil da travessia será constituído por três fases:
a) Aproximação [de A a B] a) Aproximação [de A a B] b) Fase de inclina
b) Fase de inclinação constante ção constante [de B a C][de B a C] c) Saída [de C a D]
c) Saída [de C a D]
Para se obter a instalação da conduta com uma inclinação constante [B a C] terá que se iniciar a Para se obter a instalação da conduta com uma inclinação constante [B a C] terá que se iniciar a perfuração
perfuração a a um um afastamento afastamento tal tal que que permita permita atingir atingir o o ponto ponto B B com com a a cota cota de de projecto. projecto. AA distância AB designada por distância de aproximação, dependerá do ângulo máximo de distância AB designada por distância de aproximação, dependerá do ângulo máximo de inclinação da máquina que condiciona o ângulo de entrada das varas no terreno e dependerá inclinação da máquina que condiciona o ângulo de entrada das varas no terreno e dependerá também do raio de curvatura das varas de perfuração. Genericamente poderemos considerar que também do raio de curvatura das varas de perfuração. Genericamente poderemos considerar que a distância de aproximação será sete vezes superior à
a distância de aproximação será sete vezes superior à profundidade que se pretende atingir.profundidade que se pretende atingir.
Atingido o ponto B, o manobrador terá de guiar a cabeça de corte de modo a cumprir a Atingido o ponto B, o manobrador terá de guiar a cabeça de corte de modo a cumprir a inclinação constante do projecto durante até C. Do ponto C ao ponto D, distância de saída, a inclinação constante do projecto durante até C. Do ponto C ao ponto D, distância de saída, a perfuração atingirá a s