45266587 escavacoes subterraneas revestimento e tratamentos

8/2/2019 45266587 Escavacoes Subterraneas Revestimento e Tratamentos

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SUPORTES CONTNUOS

(REVESTIMENTOS) ETRATAMENTO (REFORO)

DE ESCAVAESSUBTERRNEAS

Jos Margarida da SilvaMIN 225

Janeiro/2008


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Sumrio

Introduo Telas metlicas

Straps Concreto Projetado (shotcrete) Concreto reforado Injees Congelamento de Terrenos Referncias


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Introduo

Suporte contnuo: empregado quando hnecessidade de exercer uma ao de conjuntosobre zonas dos contornos de cavidades oumesmo sobre a totalidade dos contornos.

Elementos resistentes fundamentais: quadros,arcos, montantes, excepcionalmente pilhas.

Entre os elementos e o terreno colocam-seconvenientemente elementos secundrios, queestabelecem interligao entre aqueles quepromovem uma distribuio, tanto quanto

possvel, uniforme das solicitaes.


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TELAS DE ARAME

Utilizadas para suportar pequenos blocosde rocha solta ou como reforo para a

projeo de concreto. Soluo muito econmica; so facilmenteinstaladas.

fcil de se adapt-las ao reforo do tetoe so facilmente reparadas.


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Telas em corrente

consistem de um arranjo tranado de arame;flexvel e forte .

colocadas no teto de uma galeria de transporteatravs de tirantes.

no so as mais recomendadas para reforo daaplicao do concreto pela dificuldade de se

conseguir que o cimento projetado penetre amalha tranada e elimine os bolses de ar atrsdos elos da tela.


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Aplicao tpica da tela

tranada (Hoek &

Brown, 1980).

Aplicao da tela soldada atravs da colocao de um

segundo jogo de arruela e porca (Hoek & Brown,

1980).


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Telas soldadas

Utilizadas para reforar a aplicao do concretoe consistem de uma malha quadrada de aramesde ao, soldados em seus pontos de interseo.

A tela danificada deve ser substituda atravs do

corte da seo afetada e providenciando-seuma razovel superposio para assegurar acontinuidade do reforo. A tela soldada tem avantagem de no desagregar quandodanificada.

vm sendo substitudas por fibras de ao comoreforo na aplicao do concreto.


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Straps

opo s telas; cintas utilizadas tambm emconjunto com as ancoragens.

Quando a maioria dos planos defraqueza mergulha em uma dada

direo, a resistncia desta massarochosa muito maior na direodos planos que em outra direoque os atravesse.

Nessas circunstncias, podem serum modo mais efetivo de

revestimento que as telas; so fceis de ser instaladas, no

devendo ser usadas se o tamanhode bloco muito pequeno.

Straps (Hoek & Wood, 1988).


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Revestimento de poos Rochas auto-suportantes: anis de concreto (1m de

altura, espaados de 4,5 a 6m), para suporte daestrutura de diviso do poo em compartimentos, bemcomo das suas paredes.

Rochas com maior dificuldade de sustentao: menorespaamento entre os anis ou revestimento total.

Revestimento de madeira: caiu em desuso. Espessura de um revestimento de alvenaria para um

poo vertical de seo circular:

d = R [K/(K-2 p)] 1

d - espessura (m)R - raio interno til do poo (m)K - limite de resistncia compresso da alvenaria

(kgf/cm2)p - presso da rocha (kgf/cm2)


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Concreto projetado largamente usado em obras civis e de minerao

(revestimento de tneis, galerias, reservatrios,recuperao de estruturas de alvenaria etc).

Aplicao sobre a superfcie a ser protegida deuma camada de argamassa ou concreto fino,atravs de projeo, sob alta velocidade, por meiode bombas especiais.

Kovri (2003): histria do mtodo de

revestimento com concreto desde seu incio ecomo se desenvolveu internacionalmente nosaspectos tericos e tecnolgicos.


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Concreto projetado

misturaaseco (dry-mix) - possibilita uso demquinas menores, mais baratas; maisadaptvel s variaes de condies do solo.

misturaa mido (wet-mix) - menoresressaltos, menor produo de poeira, controleda relao cimento/areia, melhor controle dequalidade de materiais, mais baixos custos demanuteno, maiores taxas de produo; difcilde se trabalhar com aceleradores.


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Concreto projetadoInconvenientes:

a) ressaltooureflexo (rebound) - pela falta de umadosagem adequada de gua no bocal de projeo, oconcreto fica muito seco e reflete-se ao ser projetado emuma superfcie;

b) escorrimento (sag) - pela exagero de guaadicionada, o concreto fica muito molhado e escorre aoser projetado.

Diversas camadas podem ser aplicadas sucessivamenteat se atingir a espessura desejada, que pode ser de15cm ou mais; entretanto, na espessura de cadacamada no se deve ultrapassar 5 cm.

Freqentemente associado com tirantes; tirantes e telasmetlicas; arcos metlicos ou reforado com fibras deao - > suporte e revestimento.


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CONCRETO PROJETADO REFORADO

incluso mistura de fibras de vidro ou ao na

faixa de 3 a 6% em peso (Hoek, 1980); 50 a90kg/m3 (Franzn, 1992).

As fibras tm a funo de conferir ao concreto

resistncia trao.

Maior velocidade de execuo da abertura(Zirlis et al., 2004).

A microslica,adicionada em quantidades de 8a 13% em peso de cimento, pode permitir aoconcreto alcanar resistncia compresso de2 a 3 vezes a planejada.


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CONCRETO PROJETADO REFORADO

pode ser aplicado tanto como suportetemporrio como permanente, simplesmenteatravs da mudana da espessura da camada

projetada e do ajuste do espaamento entre osparafusos, tanto em obras de minerao quantona construo civil, nesta com a adio depolmeros.

Uso de compsitos: Gonalves (2001) - estudodo comportamento estrutural desse material.


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Ancoragens e concreto reforado

Vantagens: boa velocidade de instalao; flexibilidade de instalao: podem ser instalados

em qualquer perfil de escavao, desde quehaja espao para operao dos equipamentos;

em caso de dano a uma poro da camada deconcreto, os blocos formados por rocha econcreto podem ser mantidos no lugar atravs

da colocao de parafusos adicionais; a ancoragem dos tirantes pode ser qualquer(mecnica ou qumica, de ponta ou em colunatotal).


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Ancoragens e concreto reforado

Principal limitao: necessidade dedimenses mnimas para a operao dosequipamentos.

Na maioria dos casos so utilizadoscartuchos de cimento para a ancoragem,

sendo utilizada ancoragem de resinaquando se necessita de um suporte maisimediato.


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Cambotas e concreto reforado


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TRATAMENTO E REFORO

DOS MACIOS ROCHOSOS

Introduo tcnicas de consolidao

que visam melhorarascaractersticas deresistncia, de

deformabilidade ou deimpermeabilidade dosmacios rochosos.

reforo com ancoragens,injees, injees sobpresso (jet grouting),drenagem, congelamentoe pr-escavao.

Injees: mais de 55anos de uso (Garshol,2003).


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INJEO DE CIMENTO

Em furos de sonda sistematicamente dispostos, produzconsolidao e impermeabilizao do terreno em toda a zonaa ser escavada.

Aplica-se a rochas fortes e fraturadas.Durante injeo, a velocidade de penetrao da calda de

cimento na rocha diminui com aumento da distncia ao furo;assim o cimento assenta-se e passa a preencher cavidades.

Em poos ou escavaes horizontais. Poos: 8 a 12 furos, frentes de escavaes: 16 a 20.

Espessuras maiores que 12m, furao em lances de 15 a 20 m.


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Injeo


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Injees

Suspenses:injees de cimento e argila esuas combinaes ou misturas (materiaisslidos, em suspenso na gua). necessrioque o fluido esteja em movimento para manteras partculas em suspenso. Usadas em solos e

rochas relativamente permeveis.

Solues: injees qumicas de solues; nosedimentam como as suspenses. Usadas em

solos e rochas de baixa permeabilidade (at0,001cm/s), nos quais as partculas slidas dasinjees de suspenso no conseguempenetrar.


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IMPERMEABILIZAO

QUMICA E OUTROS

injeo de resina:em locais midos, tambm para preenchervazios e impermeabilizar o macio contra a ao da gua e do ar.

Injees qumicas, variantes do mtodo de cimentao, cominjeo prvia ou gradativa com a abertura da escavao.

silicato de sdio e sulfato de alumnio formando silicato de alumnio,precipitado coloidal que se desidrata sob presso, deixando umenchimento slido nas fissuras capilares no atingidas pela nata decimento e recobrindo as paredes argilosas das fissuras maiores,possibilitando uma cimentao posterior;3Na2SiO4 + Al2(SO4)3 = Al2 (SiO4)3 + 3Na2SO4

silicato de sdio e cloreto de clcio, formando silicato de clcio,insolvel e de pega muito rpida (processo Joostem). A pega torpida que a tubulao de injeo deve ser retirada medida que ocloreto de clcio injetado, a fim de evitar que fique presa. Apenetrao atinge mais ou menos 90 cm em torno do furo epromove uma excelente vedao de poos. Processo mais oneroso.

Na2SiO4 + CaCl2 = CaSiO4 + 2NaCl


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Injees

injeo de asfaltofundido pode ser maiseficiente que a do cimento, quando ocorremfortes correntes de gua. A fluidez garantidapor correntes eltricas na tubulao de injeoou por uma camisa de vapor em torno da

mesma. Aplicao considervel nos EUA;

injeo de produtosplsticos, resinassintticas, poliuretano etc. Os plsticos tm

resistncia contaminao e apresentam umahabilidade de penetrar materiais com baixapermeabilidade. Injetados em estado fundido eendurecem ao se esfriarem.


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Injeo de poliuretano


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Injees

injeo de argilabentontica - feita quandoocorrem grandescavidades com gua sob

presso, desde que nelasno haja gua corrente(Europa: argila qualquer,tratada, na proporo de80 a 90% e cimento,

apenas at 10 -20% damistura, formando-secones deimpermeabilizao).


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Pr-escavao


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Enfilagens

Esquema do Sistema de enfilagenstubulares em lances sucessivos.


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Aplicao de cambotas e injeo no reforo prvio (Hoek et alii,1995).


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CONGELAMENTO DE TERRENOS congelamento da gua situada nos vazios dos

solos, o que melhora temporariamente as suaspropriedades enquanto se executa a escavao. aplicada a solo saturado em gua. mtodos caros e considerados apenas quando

h problemas tcnicos srios com as outrasalternativas de que se dispe.Alternativas principais: mtodo da salmoura (ou mtodo indireto ou

sistema fechado), usando uma soluo salgada; mtodo criognico (ou mtodo direto ou sistema

aberto), que usa dixido de carbono lquido ounitrognio lquido.


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Congelamento

Furos de congelao comumente dispostosem crculo, a 1m da parede interiorprojetada para o poo, distantes 0,6m a1,2m entre si.

mtodocriognico - caro; nitrogniolquido mantm-se at cerca de 196o C;

congelamento mais rpido.


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RefernciasGonalves, F. L. O concreto projetado reforado com fibras de ao como

revestimento de tneis. USP, 163 pp. 2001.Kovri, K. History of the sprayed concrete lining method. Tunneling and

Underground Space Technology, 18 (2003), p. 5769.Franzn, T. 1992. Shotcrete for Underground Support. Rock Support in

Mining and Underground Construction. Kaiser & McCreath. Balkema.Cummins e Given. SME Mining Engineering Handbook, p. 12-133. 1973.Garshol, K. F. Pr -excavation grouting in rock tunneling. UGC. 2003.Hoek, E., Kaiser, P. K. & Bawden, W. F. 1995. Support of Underground

Excavations in Hard Rock , pp. 190-200.Hoek, E. & Wood, D. F. 1988. Rock Support. Mining Magazine, p. 282-287.Zirlis, A. C.; Pitta, C. A.; Kochen, R. Revista Engenharia, 2004, p. 563-565.Maia, J. 1980. Curso de Lavra de Minas, UFOP, pp.122-128.Hennies, W. T.; Ayres da Silva, L. A. Abertura de Vias Subterrneas.

EPUSP. 1995.Hoek, E. & Wood, D. F. 1988. Rock Support, Mining Magazine, p. 282-287.Hoek. 1992. Rock Support in Mining and Underground Construction, p. 6-9.Hoek, E. & Brown, E. T. 1980. Underground Excavations in Rock, p. 353-

366.Pelizza, S.; Peila, D. Soil and rock reinforcement in tunneling. Tunneling

and Underground Space Technology. 1993. Vol. 8, no. 3, pp. 357-370,Pergamon Press.


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Referncias

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Warner, J. Practical Handbook of Grouting: soil, rock and structures.2004. Wiley.720p.

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1040p. Harrison, J. P.; Hudson, J. A. Engineering Rock Mechanics.Pergamon. 2007, p. 267-286.

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Hamshire e Gowring. Rapid Excavation and Tunnelling Conference.

2001. Polyurethane, p. 327, Excavation in difficult ground, p. 907.

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