TRATAMENTO DE FUNDAÇÃO DE GALERIAS DE DRENAGEM PARA PASSAGEM DE SHIELD METRO SÃO PAULO LINHA 5

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1 TRATAMENTO DE FUNDAÇÃO DE GALERIAS DE DRENAGEM PARA PASSAGEM DE SHIELD METRO SÃO PAULO LINHA 5 ( POSSIBILTANDO A ESCAVAÇÃO DE UM TÚNEL EM SHIELD EPB DE 10.6m COM COBERTURA EM TURFA PASSANDO A 4,3m ABAIXO DA FUNDAÇÃO DE DUAS VELHAS GALERIAS DE DRENAGEM ). Akira Koshima ( 1 ); José Ricardo Lopes ( 1 ); Alfredo Dacio Moraes Filho ( 1 ); Miriano R. Pieroni (1) ;Marco Gomes ( 1 ); Alaor Coelho Jr ( 2 ) ( 1 ) Engenheiro, Novatecna Consolidações e Construções S.A ( 2 ) Engenheiro, Archsolo Engenharia e Arquitetura 03/04/17 Engenharia Ltda (ex Consorcio shield com cobertura Carioca em turfa Cetenco, Lote 6 1 Linha 5)

2 PARTE A PROBLEMAS: Passar sem danos sob duas velhas galerias de drenagem com a tuneladora EPB de 10.60m diâmetro externo e 4,3m de recobrimento em solo turfoso de SPT = peso/50cm. A1 -Desafios para travessia dotbm: No projeto executivo as galerias estavam ainda em uso, porém sem inspeção in loco, muito menos as built. Ficou aceito a idéia de uma inspeção com as equipes envolvidas, após as chuvas de verão. Por coincidencia, em uma chuva torrencial, um trecho da galeria à jusante, veio a romper. 03/04/17 shield com cobertura em turfa 2

3 Legend: 2Tf=peat/ turfa; 2Ar1=alluvial Perfil Geológico fine sand/ aluvião de areia fina; 4Ar3=Tertiary coarse sand/ Terceário arenoso com cascalho; 4Ag3=Tertiary hard clay/terceário argiloso duro ; 4Ar1=Tertiary fine sand/ Terceário arenoso fino 03/04/17 shield com cobertura em turfa 3

4 A2 Problemas Solo Turfoso Problema de pega da mistura solo-cimento em laboratório e in situ. A solução adotada no Jet Grouting foi a pré-ruptura com aditivo alcalino (silicato) para neutralizar acidez do solo e fazer uma hidrosubstituição parcial e injeção de calda em seguida. A3 Problemas Velhas Galerias Inspeção mostrou as galerias com o concreto deteriorado, armadura enferrujada e rompida em vários locais. Em outros lugares o fundo rompido com infiltração de água pelos rachões da fundação. 03/04/17 shield com cobertura em turfa 4

5 A.4 REFORÇO ESTRUTURAL DA GALERIAS Definição pelo reforço total das galerias com adição de armadura e concreto projetado antes de qualquer outra ação. Não havia fundação estaqueada. A.5 CONCEITO DA SOLUÇÃO DE PROJETO O conceito da solução de tratamento era evitar que a pressurização de face da tuneladora EPB pudesse causar um deslocamento de massa do solo turfoso muito mole na base das galerias e pudesse causar ruptura. Um outro problema seria o escoamento da água das galerias pela face da tuneladora. 03/04/17 shield com cobertura em turfa 5

6 PARTE B SOLUÇÕES: B.1- SOLUÇÃO DO PROJETO BÁSICO: A solução era criar uma laje consolidada de 1,85m de espessura entre a base das galerias e o topo do túnel escavado. Seria feita com total de tres leques de jet grouting horizontal feitos alternadamente a partir de 2 poços escavados nos dois lados das galerias, posicionado no eixo do tunel da tuneladora. A coluna de CCPH teria 15m de extensão e 0,50m de diametro. Cada poço teria 6.00 m de diametro interno e cerca de 10m de profundidade, até atingir o topo da calota do túnel. A parede lateral do poço teria revestimento em concreto projetado e uma contenção prévia com coluna secante de JG de 0,80m de diametro. A parede seria encostada na da galeria de drenagem para otimização da perfuração. 03/04/17 shield com cobertura em turfa 6

7 B2- SOLUÇÃO ALTERNATIVA: Análises de dados coletados na inspeção das galerias e investigações geotécnicas complementares já comentadas mostraram diversas incertezas executivas na aplicação do projeto básico. Por exemplo: execução de CCPH de 15m, com tão baixa cobertura (máx de 4,3m) e solo argiloso muito mole poderia causar danos a própria galeria devido a dificuldade de obtenção do refluxo, corroborada pelas lentas manobras de haste, a cada 1,15m, além da demorada cura da mistura solo cimento devido a acidez do solo turfoso. Para execução das colunas de JG dos poços foram aplicadas uma solução de dupla injeção para a obtenção do ganho de resistencia da mistura solo cimento turfoso. 03/04/17 shield com cobertura em turfa 7

8 Utilizar a enfilagem auto perfurante para a criação da camada de reforço de solo consolidado com armadura de tubo metálico envolto em injeçoes de calda de cimento (bulbo contínuo). No detalhamento do projeto executivo a solução foi a execução de 3 camadas de enfilagens auto perfurante em cada poço que se entrelaçam espacialmente sobre a região da fundação das galerias. Esta solução resultou em 132 enfilagens auto perfurantes, com 1.980m de extensão e uma espessura tratada de 1,85m, análogo ao da solução em CCPH. 03/04/17 shield com cobertura em turfa 8

9 Tunel x Tratamento x Galerias 03/04/17 shield com cobertura em turfa 9

10 PARTE C EXECUÇÃO, RESULTADO, CONCLUSÃO Execução da enfilagem auto perfurante injetada 03/04/17 shield com cobertura em turfa 10

11 Foi utilizado na montagem da enfilagem auto perfurante tubo de 4, schedule 160, para conexão de segmento de tubo com rosca macho e femea e vedação para injeção de calda de cimento. Cada segmento de tubo foi preparado com 1,15m. Esse tubo foi a própria haste de perfuração e de injeção. Foi montada pari passu com o avanço da haste, limpeza do furo e a injeção de calda cimento, trecho a trecho. Quando se atingia a metragem final a enfilagem já estava concluída. O tricone perdido da ponta recebeu 3 bicos jateadores para o avanço do furo, limpeza e injeção para formação de um bulbo de injeção de 20a 30cm. Atenção especial foi tomada na execução de cada enfilagem: - - locação do furo na parede do poço 03/04/17 shield com cobertura em turfa 11 curvo, alinhamentos horizontal e vertical com uso de

12 - A deflexão da haste foi medida a cada 1,5m de avanço. Esta verificação era muito importante para que não houvesse desvios do furo que pudessem invadir tanto os off set da tuneladora, como das galerias, bem como o alinhamento de cada leque de injeção. - Após as primeiras perfurações e injeções foram fixados os seguintes procedimentos básicos: - Monitorar e controlar a posição da haste a cada 4,5m. - A deflexão média medida na haste em 15m de extensão foi de 0,06 m, isto é 0,4%. Assim, a favor da segurança foi adotada uma compensação prévia de 2%, ainda possível em uma análise em 3D. - A pressão de bombeamento da calda de cimento foi estabelecido em 4 bar e o consumo de cimento em 35 03/04/17 shield com cobertura em turfa 12 kg/m para um bulbo superior a 20cm de diametro.

13 Instrumentação das Galerias Seção 3 03/04/17 shield com cobertura em turfa 13

14 Comportamento dos Instrumentos Seção 3 As envoltóris das leituras indicaram subida máxima da ordem de +5 mm e valores de recalque máximo de -10 mm. Entretanto a variação máxima no mesmo instrumento foi de 10mm. Os tassometros que mais se deslocaram durante o tratamento foram os externos as galerias. 03/04/17 shield com cobertura em turfa 14

15 Comportamento dos Instrumentos na Passagem do Shield - Seção 3 Figura (deslocamento vs. distancia de cada instrumento em relação a frente da tuneladora) mostrou uma variação total de cerca de 7 mm. A uma distancia da ordem de um diâmetro (12m) após a passagem da tuneladora EPB ocorreu a tendencia de estabilização dos deslocamentos dos instrumentos. A variação máxima de subida dos tassometros na chegada da tuneladora foi da ordem de 2,5mm e o máximo recalque foi de 5mm na passagem da tuneladora sob as galerias com 03/04/17 shield com cobertura em turfa 15 4,3m de recobrimento.

16 CONCLUSÃO: O desafio de passar com um tuneladora EPB de 10.6m abaixo de duas velhas galerias apoiadas em solo turfoso com recobrimento de 4,3m foi vencido com sucesso através de reforço do macico com uso de enfilagens auto perfurantes injetadas Os tassometros colocados em torno das galerias e sobre elas mostaram os deslocamentos que ocorreram durante a implantação do reforço e consolidação de uma camada tratada da ordem de 2m entre o topo da calota e o fundo das galerias, bem como na passagem da tuneladora. Os resultados obtidos indicaram o acerto na adoção da solução alternativa para o tratamento do maciço 03/04/17 shield com cobertura em turfa 16 turfoso.

17 AGRADECIMENTOS: METRO SP (proprietária do empreendimento Linha 5) CONSÓRCIO LOTE 6 LINHA 5 (CARIOCA ENG., CETENCO ENG.- construção obra civil) GEODATA BRASIL (projeto executivo Linha 5) NOVATECNA S.A (serviço especializado de tratamento de solos em túneis e jet grouting) 03/04/17 shield com cobertura em turfa 17