TUBOS CRAVADOS DE CONCRETO
14/06/05

A maior competitividade imposta a todo o setor de saneamento básico ao longo da última década teve como uma de suas conseqüências o surgimento de novas tecnologias no mercado brasileiro. O ambiente competitivo trouxe a demanda por tecnologias capazes de assegurar ganhos de produtividade e economia, sob padrões de qualidade e segurança elevados. Para os executantes de obras, tais parâmetros passaram a ser imperativos sob a nova ótica dos concessionários e investidores. Neste contexto, fatores como durabilidade, custo operacional, impacto ambiental e social passaram a ser observados com extrema relevância. Uma grande evolução pode ser observada no segmento de obras lineares, um dos principais dentro do setor de saneamento. Esta demanda é potencializada pela existência de projetos de grande porte dentro de áreas urbanas. Nestes projetos são usualmente necessárias tecnologias que possibilitem implantação de tubulações em zonas já densamente ocupadas, com segurança e precisão. Isto pode ser observado nos maiores programas de despoluição ambiental em desenvolvimento no país, como o Projeto Tietê, Programa de Despoluição da Baía da Guanabara, Bahia Azul, entre outros. Nestes projetos, a adoção de método não destrutivo vem sendo adotada maciçamente e alinhamento, qualidade e durabilidade dos túneis são fatores determinantes. Para este tipo de obras, a tecnologia de tubos cravados de concreto, ou pipe jacking, é o método mais avançado disponível atualmente no mercado mundial. Esta tecnologia teve o seu desenvolvimento quase simultâneo no Japão e Alemanha, ao longo da década de 1970. A tecnologia sofreu intensa evolução ao longo dos anos 80 e 90, com a incorporação de sistemas de informática, automação e direcionamento a laser. A tecnologia de pipe jacking, nos dias de hoje, é muito ampla, havendo diversas técnicas e equipamentos no mercado. As opções vão desde os antigos shields adaptados para cravação, até os modernos equipamentos tipo slurry, passando por variantes como EPB, auger machine, mix shield ou TBM. Dentre os diversos métodos de cravação de tubos de concreto desenvolvidos desde então, a tecnologia de cravação slurry machines é objeto deste artigo por ser a que incorpora o maior avanço tecnológico, por sua versatilidade e por ser a mais difundida em nosso país. FUNCIONAMENTO BÁSICO O funcionamento básico do equipamento consiste no corte do terreno pela cabeça de corte da máquina (shield ou bohrkopf), e cravação simultânea de tubos, em sincronia com o avanço da escavação. A principal diferença desta tecnologia em relação às demais é que todo o túnel se movimenta com o avanço dos trabalhos. O movimento é realizado a partir do empuxo, aplicado por potentes pistões hidráulicos (macacos), instalados no poço de serviços. Os macacos empurram todo o conjunto, cravando os tubos de concreto no solo, no volume exato retirado pela escavação, através da cabeça de corte. O solo é escavado através de escarificação, por ferramentas instaladas em um disco de corte rotativo. A geologia do local determina a escolha do tipo de ferramenta utilizada no disco de corte, podendo-se optar por ferramentas especiais para cada situação, desde bits tipo faca para solos argilosos até discos capazes de enfrentar alguns tipos de rocha. O material escavado é diretamente transportado até a câmara de mistura, onde o material é dissolvido em água e bombeado para superfície. Este composto água-solo, ou simplesmente lama, é bombeado para tanques de decantação. Esta característica é responsável pelo nome da tecnologia: slurry machines ou máquinas de lama, em uma tradução livre do inglês. Ao atingir o tanque de decantação, a velocidade do fluído cai abruptamente, provocando sua decantação. Os tanques de decantação são projetados especialmente para esta finalidade. Normalmente, são adaptados em containeres navais tipo STD de 20 pés, dotados de tubulação de entrada com placa dissipadora de energia, tubulação de saída e descarga de fundo. O tanque é dividido em dois compartimentos, separados por um vertedouro. A decantação ocorre no primeiro compartimento e a água, com menor teor de sólidos em suspensão, verte para o segundo, de onde é reintroduzida no sistema. O material decantado é retirado através de escavadeiras tipo Clam Shell e encaminhado para descarte. Na cabeça de corte, estão instalados o alvo do laser e câmeras de vídeo, através dos quais o alinhamento é monitorado. Além destes dispositivos, há também os sensores eletrônicos do sistema (inclinação, rolagem, posicionamento, pressão, etc.) e o sistema de esterçamento através de pistões hidráulicos que permitem a manobra do equipamento para a correção imediata de eventuais desvios. DISPOSITIVOS ACESSÓRIOS Bendonita: O terreno é cortado com umpequeno sobrecorte preenchido por bentonita. Este material trabalha como lubrificante, minimizando o atrito entre os tubos e o terreno. O material é bombeado imediatamente após o corte do terreno, evitando recalques. Em casos especiais são utilizados polímeros adicionados à bentonita, como aditivos de performance. A escolha destes aditivos é determinada pelas características geológicas e do tipo de bentonita utilizado. Bomba de alta pressão: Em situações onde o solo apresenta rigidez e coesão elevadas, pode-se utilizar uma bomba de água de alta pressão para otimização do processo. O equipamento trabalha com pressões entre 350 e 450 Bar e alta velocidade na saída dos bicos. A função deste equipamento é auxiliar a escavação, desmontando a estrutura do solo e lavando as ferramentas de corte. Sem este acessório, nestas situações, a produtividade sofre brusca queda, uma vez que o solo obstrui as ferramentas de corte, impedindo sua ação. Este tipo de ocorrência é muito comum em solos terciários silto arenosos e/ou silto argilosos. Em São Paulo, este tipo de ocorrência é bastante comum e este tipo de solo é conhecido na região como Taguá. Benefícios: A tecnologia de obras por método não destrutivo por pipe jacking tipo slurry traz diversas vantagens. Alguns benefícios, como a redução do impacto sobre o trânsito e toda a sociedade e economia decorrentes de interdições de vias públicas, são dificilmente mensuráveis, tornando este tipo de avaliação extremamente subjetiva. Também é difícil quantificar o risco de recalques ou danos a edificações circunvizinhas. Em alguns países, existem critérios para a estimativa destes custos, e com base nestes parâmetros é feita, então, a opção pelo método executivo a ser adotado. Para maior clareza, os principais benefícios foram agrupados em cinco grupos: Qualidade e Durabilidade O conceito da técnica, onde todo o túnel se movimenta, sendo submetido aos elevados esforços de cravação, faz com que seja obrigatória a utilização de tubos especiais, de maior resistência e precisão. Estes tubos, desenvolvidos especialmente para esta finalidade, tem como nomenclatura comercial a denominação tipo JP (do inglês: Jacking Pipe). Estes tubos para cravação são fabricados com resistências a compressão elevadas, entre 50 e 60 MPa e tolerâncias dimensionais muito mais rígidas em relação aos tubos aplicados em obras convencionais. Todas estas características proporcionam um melhor acabamento final, onde permanece instalado um conduto de melhor qualidade. A maior resistência do concreto é sempre conseqüência de uma baixa relação água/cimento, moldagem e cura mais avançadas. Este ganho qualitativo reflete na maior longevidade da tubulação. A precisão dimensional e perpendicularidade necessária para que os esforços de cravação sejam bem distribuídos, evitando excesso de tensão por carga pontual, proporcionam juntas mais precisas, melhor vedação e estanqueidade. O sistema de juntas utilizado é do tipo ponta e bolsa, junta elástica, proporcionando excelente vedação e possibilidade de controle prévio. Os tubos são conectados em local limpo e seco (shaft), possibilitando a verificação da integridade do anel de borracha e seu bom acoplamento, antes de sua cravação. Além destas características, se diferem dos tubos ponta e bolsa convencionais por utilizarem bolsa metálica em aço carbono, revestido com epóxi ou galvanizado e, em casos especiais, em aço inoxidável. Redução de Prazos e Custos Nos métodos convencionais de Escavação de Túneis e Travessias (Linner Plates, Mini Shield, NATM, etc.), a execução pode se complicar onde se tem a interferência do lençol freático e/ou condições geológicas desfavoráveis (solos moles, não coesivos, etc.). Em muitos casos se tornam necessários tratamentos especiais, gerando custos elevados, sem que se assegure plenamente um bom desempenho. Os equipamentos de pipe jacking tipo slurry permitem que os trabalhos sejam efetuados abaixo do nível de água ou em terrenos colapsíveis, sem transtornos, custos adicionais e inconvenientes, como trincas em edificações circunvizinhas, transtornos ao trânsito e à população, ou recalques. A maior qualidade dos tubos, já abordada, se traduz em um custo de operação menor, minimizando os investimentos em manutenção e recuperação dos condutos a longo prazo. Além da segurança de performance, a tecnologia também traz ganhos através da redução de prazo. A produtividade chega a ser cinco vezes maior do que as técnicas baseadas em escavação manual. Deve-se observar, também, que o túnel é entregue acabado, sem necessidade de aplicação de revestimento ou do assentamento interno de tubos conduto. Minimização de Recalques A escavação feita pelo shield já é feita no diâmetro exato da tubulação, acrescido de apenas um pequeno sobrecorte (normalmente entre 1% e 2% do diâmetro externo do equipamento). O sobrecorte é preenchido continuamente por lama bentonítica, preservando um espaço anelar capaz de permitir a manobra do equipamento, e a lubrificação para redução do atrito. Com isso, os trabalhos se desenvolvem em um maciço com características praticamente inalteradas, em seu estado original de compacidade, também sem a implantação indesejável de gradiente hidráulico, reduzindo plenamente recalques diferenciais. A constante lubrificação com bentonita evita a acomodação do terreno, muito comum nas obras de túneis através de métodos como Linner Plates, ou mini shield, durante o intervalo compreendido entre a escavação e posterior preenchimento, através de aplicação de injeções. Segurança A mecanização do processo de escavação elimina a necessidade de trabalho no interior do túnel. Desta forma, os operários não são submetidos a riscos inerentes ao trabalho em ambiente confinado, como eventual rompimento da frente de escavação e falta de ventilação, permanecendo sempre em área protegida (shaft) em ambiente ventilado ao ar livre. Controle e precisão A precisão direcional do sistema é assegurada pelo controle a laser, onde a posição da cabeça de corte é monitorada constantemente. Todo o avanço do túnel segue o alinhamento de projeto, através da instalação de um emissor de raio laser, calibrado no eixo do conduto, demarcado a partir de um ponto fixo, situado no poço de serviço. O feixe de laser é projetado em um alvo na cabeça de corte ou shield, a imagem do alvo é transmitida para o painel de controle, onde mínimos desvios podem ser detectados e reparados imediatamente, evitando a propagação de erros. Além do controle direcional, todo o processo é gerenciado por um sistema de automação (PLC), acoplado a um computador. Através da automação, todo o conjunto é monitorado, evitando e minimizando o risco de eventual falha mecânica ou de operação. Durante o decorrer do processo, os dados são armazenados no computador, que gerencia o sistema operacional. Este, gera relatórios, que fornecem todos os dados de cravação, tais como vazão de entrada e saída, direcionamento, pressão, torque, etc., para registro e controle do desempenho de cravação, ao longo de todo o túnel. Este registro permite a identificação precisa de eventuais falhas. Produtividade Desde aspectos ainda bastante subjetivos e dificilmente mensuráveis em nosso país, como o impacto social e suas conseqüências econômicas ocasionados por uma obra sobre o trânsito e toda a parcela da sociedade afetada por ela, até aspectos já citados anteriormente, a técnica assegura benefícios, como a produtividade. Para a faixa de diâmetros nominais entre 600 e 1200 mm, observam-se, normalmente, produtividades médias entre 100 e 180 m, por mês, em projetos executados por pipe jacking ante uma média entre 30 e 50 m, por mês, em obras executadas com escavação manual. Aplicabilidade A tecnologia de túneis em pipe jacking tem uma extensa gama de aplicações. Podendo ser aplicada praticamente em todas as situações onde é necessária a execução das obras por método não destrutivo. O sistema tem maior vantagem competitiva nas situações apresentadas abaixo: Quando considerar o uso de pipe jacking: 1) Restrição ou inconveniência à abertura de valas no local; 2) Necessidade de precisão no túnel ao longo de todo o traçado; 3) Necessidade de durabilidade, resistência e estanqueidade do conduto; 4) Profundidade acima de 4,0 metros; 5) Proximidade de edificações e/ou sob outras instalações; 6) Travessias sob vias ou rodovias; 7) Trabalho em solo colapsível; e 8) Trabalho abaixo do nível do lençol freático. Principais Aplicações: 1) Redes coletoras e coletores tronco de esgotos; 2) Drenagem pluvial; 3) Adutoras; 4) Dutos para passagem de cabos elétricos, telefônicos e fibra ótica; 5) Tubulações de gás; 6) Passagem subterrânea para pedestres; 7) Tubulações de uso múltiplo; 8) Transporte subterrâneo em plantas industriais; e 9) Obras de recuperação ambiental. INTERVENÇÃO PELA SAÚDE PÚBLICA Obras Para Ampliar Sistemas de Água e Esgoto Eliminação de lixões Ampliação do acesso do setor público aos financiamentos A omissão de parcelas do Poder Público, adotada em diferentes níveis e inspirada em diversas razões, produziu no Brasil um déficit de esgotamento sanitário que penaliza 60 milhões de pessoas – um terço da população brasileira – nas áreas urbanas. Pela mesma omissão, 15 milhões de cidadãos e cidadãs não têm acesso às redes de água encanada. Nas áreas rurais, mais de 80% dos domicílios não são servidos por redes de abastecimento de água e apenas 3% das residências possuem solução adequada para os esgotos domésticos. O Ministério das Cidades pretende contrapor a essa omissão, sustentada há muito tempo, a crescente intervenção do Poder Público na execução de obras e na prestação de serviços de saneamento ambiental. Como parte dessa determinação, está investindo a maior parte de seus recursos financeiros na retomada e na conclusão de obras de Saneamento – e também de Habitação – que, iniciadas em 2001 e 2002, estavam paralisadas ou ameaçadas de paralisação. Enquadradas no Programa Saneamento é Vida, financiado com recursos do Orçamento Geral da União, essas obras são executadas mediante convênios do governo federal com estados, municípios e prestadores de serviços de saneamento e se destinam a aumentar a cobertura de abastecimento de água, esgotamento sanitário e drenagem urbana. Ao mesmo tempo em que repassa recursos para as obras em andamento, o Ministério das Cidades inicia obras novas, como a implantação da rede de abastecimento de água que está melhorando as condições de vida da população de Guaribas, no sul do Piauí; a construção do tronco coletor de esgoto da região do Grande ABC, em São Paulo, e da rede domiciliar de esgotos de Santo Antônio do Descoberto, no Entorno do Distrito Federal. E está formulando e articulando programas e ações capazes de permitirem combate eficiente às carências nacionais em Saneamento Ambiental. Uma dessas articulações envolve oito ministérios, órgãos e instituições federais. E pretende encerrar o ciclo de dispersão de esforços e de recursos da União no setor, traduzida pela execução descoordenada de mais de 90 programas e ações. O primeiro resultado dessa articulação deverá ser a construção de propostas comuns para o Plano Plurianual 2004/2007 e para os orçamentos anuais, em torno de cinco programas a serem implementados sob administração colegiada: Saneamento Ambiental Urbano, Gestão de Resíduos Sólidos, Drenagem Urbana, Saneamento Rural e Combate à Seca no Semi-Árido. Outra articulação a que se dedica o Ministério das Cidades destina-se a ampliar o acesso do setor público aos recursos disponíveis nos orçamentos do FGTS e do FAT, para obras e serviços de saneamento. Os recursos do FGTS e do FAT são objetos de uma demanda superior a R$ 2 bilhões, mas foram represados por resoluções do Conselho Monetário Nacional que, editadas durante o governo anterior, limitam a contratação de financiamentos pelo setor público. Além de contribuir para a liberação desses recursos, o Ministério pretende implementar, a partir de contrato de financiamento a ser assinado com o BID, ações para abastecimento de água e esgotamento sanitário em municípios do Nordeste, do Norte e do Centro-Oeste, com população entre 15 mil e 75 mil habitantes. Outro contrato, negociado com o Banco Mundial, prevê a execução de obras e o apoio a Estados e Municípios em projetos de saneamento integrado de urbanização de favelas e outros núcleos urbanos de baixa renda, localizados em regiões metropolitanas e cidades com mais de 75 mil habitantes. Também estão sendo preparadas ações para implantação de sistemas de gestão e execução de obras de saneamento integrado em municípios com menos de 20 mil habitantes. Outro objetivo do Ministério das Cidades , em que se empenha a Secretaria Nacional de Saneamento Ambiental, é eliminar os lixões e o trabalho infantil no lixo. Esse objetivo está incluído no Programa de Gestão Integrada e Sustentada dos Resíduos Sólidos Urbanos, que prevê também medidas de incentivo à redução, reutilização e reciclagem dos resíduos; a ampliação da cobertura e o aumento da eficiência dos serviços de limpeza pública, coleta, tratamento e disposição final dos resíduos sólidos. Sabino Freitas Corrêa Marianne Freitas Corrêa


Fonte: Revista Saneas


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