Sistema de Enfilagem - AT

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Introdução

O Sistema de Enfilagens AT é um sistema de pré – suporte usado em condições de solos fracos utilizando equipamentos mecanizados convencionais. O Sistema de Enfilagens de tubos aumenta a estabilidade e a segurança na área de trabalho transferindo as cargas na direção longitudinal e diminuindo as deformações induzidas pelas escavações.

Em comparação a esse uso padrão, o Sistema é frequentemente aplicado para aumentar a estabilidade na seção de emboque e na re-escavação de seções colapissadas em construção subterrânea. Uma outra área de aplicação é a melhoria e impermeabilização do solo na combinação com todos os métodos de construção de túnel.

Conteúdo

Introdução ................................................................................................................... 3

Áreas de Aplicação ...................................................................................................... 4

Vantagens Principais ................................................................................................... 4

Descrição do Sistema ................................................................................................. 5

Componentes do Sistema ........................................................................................... 5

Especificações ............................................................................................................. 6

Características Técnicas .............................................................................................. 7

Sistemas de Brocas - AT .............................................................................................. 7

Acoplamento de Tubos - AT ......................................................................................... 8

Procedimento de Instalação ...................................................................................... 10

Unidade de Automação do Sistema AT ..................................................................... 11

Acessórios ................................................................................................................. 14

Maiores Referências .................................................................................................. 14

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Áreas de Aplicação

Vantagens Principais

■ Avanços em solos em condiçoes de subsidências

■ Avanços em zonas de falhas

■ Instalação com jumbos convencionais

■ Execução da enfilagem com o pessoal no local

■ Sistema de componentes simples e resistentes

■ Instalação rápida do sistema simultaneamente à perfuração

■ Impossibilidade do fechamento da parede do furo devido ao revestimento imediato do mesmo pelo tubo durante a instalação

■ Instalação precisa com baixa inclinação, minimizando o vão anular

■ O comprimento dos tubos pode ser adaptado para espaço confinado

■ Disponibilidade de diferentes tipos de acoplagens para diferentes necessidades de projetos

■ Avanços em maciços sedimentares

■ Emboques

■ Avanços em zonas de transição de solos

Enfilagem AT - Simples

Enfilagem AT - Dupla Enfilagem AT - Simples com sobreposição dupla

Seção transversal quando escavando sob a Enfilagem AT

■ Re-excavação em zonas colapissadas

■ Túneis Urbanos

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Descrição do Sistema

Componenentes do Sistema

■ O Sistema de Enfilagem AT é instalado

■ Usando o método de revestimento de furo

■ Comprimento adequado

■ Com perfuratrizes convencionais

■ Furação hidráulica, roto-percussiva

O resfriamento, limpeza e retorno do material escavado é feito pelo interior do tubo usando a água de furação.

■ Tubo Iniciador com Bit de Furação - AT

■ Tubo de Extensão - AT

■ Furos para Válvulas de Injeção Uni-direcionais

■ Adaptadores - AT

■ Hastes de Perfuração

■ Válvula de Injeção de Groute

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Especificações 1)

Sistema AçoModulos de elasticidade

Carga Outros

diâmetros

Expessura de parede do tubo

Peso Comprimento

dos tubos Momento de Inércia

SeçãoCoeficiente

de elasticidade

Tipo 2) [N/mm2] [N/mm2] [mm] [mm] [kg/m] [m] [cm4] [cm3] [kNm]AT - 76

E355 210,000 355

76.1 6.3 10.8 3.0 85 22 7.9AT - 89 88.9 6.3 12.8 3.0 140 31 11.2AT - 114 114.3 6.3 16.8 3.0 312 54 19.4AT - 139 139.7 8.0 26.0 3.0 720 103 36.6AT - 168 168.0 12.5 48.0 2.0 1,860 221 78.5

1) Propriedades estruturais diferentes estão disponíveis mediante pedido2) Conforme EN 10296-1

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Características Técnicas

Sistema de Furação - AT

■ Fácil e rápido ajuste no comprimento do Sistema de Enfilagens - AT

■ Conexão simples dos tubos de extensão mesmo em espaços reduzidos

■ Elevada precisão de furação dos bits - AT

O impacto da perfuração é transferido através da haste de perfuração para o adaptador do bit de sacrifício, dentro da unidade do tubo iniciador AT. O fluxo de água é imediatamente transportado do bit para trás, dentro do tubo. Após a instalação competa do primeiro tubo, o adaptador e haste de perfuração são removidos e re-utilizados consecutivamente nas instalções dos próximos tubos.

■ É impossível perder ou travar um bit de furação porque ele é fixado dentro da unidade iniciadora

■ Um único bit de furação garante a mesma alta qualidade para cada processo de furação

■ A aplicação de um único bit de furação oferece sempre condições prévias favoráveis de alcançar o comprimento total da furação

■ O modelo de bit pode ser adaptado as condições geológicas

■ A direção estável da perfuração é devido a firme orientação do bit

■ É possível desconectar e reconectar as hastes de perfuração a todo instante

■ Corte superior pequeno garante um possível relaxamento de estresse menor

■ Acoplamentos especiais de tubos para diferentes tipos de necessidades

■ A aplicação da Unidade de Automação do Sistema AT aumenta o avanço de furação, minimiza re-furações e aumenta a segurança do pessoal envolvido

■ Possível aplicação preventiva

■ Controle do processo de injeção usando um medidor de pressão do fluxo

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Acoplamentos - AT

Conexão Padrão

Conexão de Aperto

O Sistema AT de Enfilagem é instalado com equipamentos convencionais de perfuração. Cada tubo individual é cortado no comprimnento adequado ao comprimento da lança do equipamento de perfuração.

Os tubos possem em suas extremidades o sistema de roscas macho / fêmea para melhor acoplamento. Este tipo de acoplamento reduz o ponto de fragilidade, melhora as condições geométricas, eliminando o uso de luvas e torna a capacidade de carregamento igual ao longo de todo o tubo.

■ Tipo de conexão simples

■ Os tubos instalados mostram um constante diâmetro interno

■ A resistência das conexões é consideravelmente inferior a resistência dos tubos

■ A carga de ruptura das conexões é comparável a carga de projeto dos tubos; ela é claramente inferior para tubos não calibrados

■ A capacidade de carga será diminuída, caso o enroscamento ou rejuntamento dos tubos, não seja perfeito

■ Uma menor capacidade de carga só pode ser compensada pelo maior número de tubos

■ Deslocamento das posições de engate na direção longitudinal não aumenta a capacidade de carga

■ Instalação pode ser realizada utilizando-se ou não uma unidade de automação AT

Este tipo de conexão pode ser recomendada para facilitar a instalação do sistema, melhorando a penetração dos tubos no maciço.

Uma conexão de aperto consiste na prensagem dos tubos contendo um pedaço de tubo com diâmetro reduzido, em seu interior, com auxílio de um equipamento de força. Na área de acoplamento, a seção transversal permanece constante e o módulo de seção é diminuído.

■ A carga final desta conexão é maior do que a carga de projeto elástico de uma tubulação normal (> 1.5)

■ A Transição do comportamento elástico para o plástico, do material, começa aproximadamente à ¾ da carga de projeto (tubulação padrão)

■ Redução do diâmetro interno na área de conexão

■ Redução da rigidez contra dobramento na área de conexão

■ A instalação só pode ser realizada com o sistema de enfilagem AT. O equipamento de prensagem deverá ser incorporado à unidade de aplicação dos tubos

O uso deste tipo de conexão pode ser recomendado para todos os avanços, onde a enfilagem tubular é instalada por causa de sua capacidade de carga estática.

O tipo e qualidade do acoplamento do tubo são fatores decisivos para determinação da capacidade máxima de carregamento do sistema de suporte.

Por essa razão, três diferentes tipos de acoplamentos são disponibilizados para o Sistema de Enfilagem AT.

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Acoplamentos - AT

Conexão Bocal Roscado

Acoplamentos de bocal roscado são os que utilizam um bocal adicional de aço onde a conexão de rosca é prenssada e soldada em ambas as extremidades dos tubos de extensão. Isso garante que o módulo de seção no acoplamento nunca será menor do que o módulo da seção da tubulação padrão.

■ A carga elástica de projeto é igual a carga de uma tubulação padrão

■ A rigidez na faixa elástica é comparável de uma tubulação padrão

■ Redução da secção transversal interna

■ A instalação pode ser realizada utilizando ou não a unidade de automação do Sistema AT

O uso deste tipo de conexão pode ser recomendado para os avanços onde a capacidade de carga estática é necessária para conseguir condições de estabilidade, limitadas por parte do projeto.

00 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

20

40

60

80

100

120

140

160

180

Car

ga E

lást

ica

[kN

]

Deflexão [mm]Tubo PadrãoConexão PadrãoConexão de ApertoConexão Bocal RoscadoComportamento Elástico do Material (analítico)Comportamento Plástico do Material (analítico, características de material bi-linear)

200

Carga elást.de projeto

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Procedimento de Instalação

1. Para a perfuração, a Cabeça de Furação, composta pelo Tubo Iniciador e Bit, é montada juntamente com o primeiro Tubo de Extensão, sendo passado pelo seu interior o Adaptador e a Haste de Perfuração

2. Instalação do primeiro tubo de estensão - AT

3. A próxima Haste de Perfuração e o próximo Tubo de Extensão AT são conectados, respectivamente, à Haste e Tubo instalados anteriormente, repetindo-se este procedimento até atingir o comprimento de enfilagem especificado pelo projeto

4. O último passo deve ser repetido até se atingir o comprimento especificado pelo projeto

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Principais Vantagens

Unidade de Automação do Sistema AT

A unidade de automação AT permite além da alimentação automatizada, o enroscamento e instalação dos tubos de extensão e hastes de perfuração.

■ Tempos mais curtos de manipulação devido a alimentação exata e automatização

■ Construção mais rápida de um sistema de suporte de enfilagens tubular

■ Maior segurança no trabalho

■ Nenhum tratamento além de mover as peças da máquina de perfuração

■ Simples recarga dos tubos de extensão, através de uma cesta de carregamento

■ Controle remoto de alimentação de tubos

■ Menos mão de obra necessária

■ Otimiza a utilização do espaço de trabalho

■ Menor ângulo de aplicação e, assim, menor volume de escavação

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Grupos de Montagem

Especificações

Unidade de Furação e Central de Aperto

Sistema de Alimentação de Tubos

Interruptor Elétrico

Dispositivo de Guia Central

Controle Remoto

Caixa de Controle Hidráulico Apoio de Tubos

Características / PeçasDimensões

(C x L x H) [mm]Peso [kg]

Apoio de Tubos 1,040 x 230 x 350 28Unidade de Furação e Central de Aperto 1,165 x 360 x 745 160

Sistema de Alimentação de Tubos 3,485 x 350 x 565 160Dispositivo de Guia Central 155 x 190 x 220 12

Caixa de Controle Hidráulico 550 x 275 x 345 60Interruptor Elétrico 380 x 600 x 350 35Controle Remoto 250 x 140 x 180 2.3

Características Un Valor OBS

Peso Total (bruto) [kg] 460 - 490Possível Desvio,

dependendo do tipoAlimentação Elétrico [V] 24 DC

Alimentação Hidráulica [L/min] 20 aprox. 170 [bar]

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Grupos de Montagem

Unidade de Furação e Central de Aperto Perfuratriz HidráulicaDispositivo de Guia Central

Unidade Iniciadora AT com Bit

Maciço de Fundação

Apoio de Tubo de Extensão AT e Haste de Perfuração

Drill boom

Caixa de Controle HidráulicoSistema de Carregamento e Alimentação de Tubos AT, Haste de Perfuração e Bit

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Acessórios

Referências

■ Manômetro

■ Groutes de Injeção

■ Volkmann, G.M. & W. Schubert 2007. “Geotechnical Model for Pipe Roof Supports in Tunneling.” In Proc. of the 33rd ITA-AITES World Tunneling Congress, Underground Space - the 4th Dimension of Metropolises, Volume 1. eds. J. Bartak, I. Hrdina, G. Romancov, J. Zlamal, Prague, Czech Republic, 5-10 May 2007, Taylor & Francis Group, ISBN: 978-0-415-40802. app. 755-760

■ Volkmann G.M. & Schubert W. 2008. Tender Document Specifications for Pipe Umbrella Installation Methods. In proceedings of the 34th ITA-AITES World Tunneling Congress, Agra, India, 22-24 September 2008, pp. 285-293

■ AT - Pipe Umbrella Geometry Calculator

■ Installation Manual for the AT - Pipe Umbrella System

■ Bomba de Injeção com Misturador

■ Sistema Injetor DYWI®

■ Guia (Pescador)

■ Chave de Haste de Perfuração

■ Chave Corrente

■ Equipamentos de perfuração, acoplamentos e adaptadores

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15

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