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/ARTIGO #23 : PLUGAGEM DE GALERIAS COM PEQUENO DIÂMETRO: ESTUDO DE CASO

PLUGAGEM DE GALERIAS COM PEQUENO DIÂMETRO: ESTUDO DE CASO.

L.Filgueiras

Autor – Construtora G MAIA, Belo Horizonte, Brasil

 

 

RESUMO:

Durante a descrição desse estudo de caso será apresentado disposições gerais a respeito do processo de tamponamento em galerias. Tais estruturas geralmente estão localizadas ao longo de barragens, seja essas de terra ou concreto. Em muitos casos as galerias possuem a função de inspeção e drenagem ao longo da barragem. Para avaliação do estado dessas estruturas é necessário estudo individualizado, por empresa especializada, sendo necessário procedimentos específicos, ensaios adequados e ações particulares.

O artigo trata especificadamente de plugagem realizado em galeria de pequeno diâmetro, detalhando alguns procedimentos gerais envolvidos nessa operação.

Diâmetro da galeria, extensão, inclinação, condições de integridade, inspeção, reforço estrutural, presença de fluxo de água, acessibilidade por pessoas, concreto subaquático serão alguns dos procedimentos detalhados nesse estudo de caso.

A concretagem realizada pelo tamponamento envolve detalhamento executivo e técnica, devendo ser executado por profissionais com experiência e empresa qualificada.

INTRODUÇÃO:

A plugagem consiste no preenchimento de galerias com material de resistência indicada em projeto, com a finalidade de aumentar as condições de estabilidade e resistência da galeria, garantindo estanqueidade ao sistema dentre outros aspectos.

O tamponamento é muitas vezes indicado quando a galeria possui pontos de percolação de água no seu revestimento e vazios em sua interface solo x revestimento. É fundamental evitar rotas preferenciais de percolação, pois podem facilitar o carreamento de partículas do aterro.

Um dos materiais mais utilizados para o preenchimento das galerias é o concreto usinado. A partir de uma definição precisa do traço, de acordo com as características da galeria e diretrizes de processo. Entretanto, com o desenvolvimento dos materiais outros componentes estão sendo estudados e utilizados para essas atividades de tamponamento, como calda de cimento e resinas expansivas, a fim de acelerar o processo e atender as características do escopo solicitado.

De forma geral, o processo de tamponamento ou plugagem é realizado quando existe alguma alteração na utilização da galeria, por exemplo alteamento não considerados no cálculo de revestimento da galeria, pela perda de resistência do seu revestimento, oxidação das armaduras, patologias no concreto, sendo que as galerias estão presentes em maciços formados por rochas ou solo. Também é muito utilizado em minas em funcionamento, fechadas ou em fechamento onde plugues estanques são instalados em poços e túneis para evitar ou limitar o fluxo de água da mina para razões ambientais (HSE 2002).

Deve-se buscar informações no contorno das galerias, para estimar as cargas solicitantes, níveis freáticos, existência de vazios. Quando possível, investigações por meio de sondagens, ensaios GPR (Ground Penetrating Radar), ultrassom e perfuração de poços exploratórios na vizinhança possibilitam mais detalhes e informações de estratos permitindo uma avaliação mais refinada (HSE 2002).

Quando existem cavidades formadas entre o revestimento da galeria e face interna, deve-se realizar o preenchimento desses espaços através de injeção de poliuretano, conferindo simetria aos carregamentos atuantes e evitando percolação nesses vazios. Caso o revestimento esteja muito degradado, deve-se proceder recuperação estrutural nas seções de concreto.

Algumas galerias são formadas por elementos em concreto pré-fabricados, existindo juntas de ligação entre as peças. Essas juntas devem sem solidarizadas e impermeabilizadas. Entretanto com o passar dos anos as juntas começam a apresentar percolação, sendo necessário injeção de resinas para conter a percolação.

Caso o revestimento apresente fissuras, o mesmo deve ser recuperado. Primeiramente deve-se realizar a avaliação da causa das fissuras, e proceder com o tratamento adequado da patologia, através de injeção de resinas estruturais nas fissuras, recomposição de armadura e etc.

Dentre o universo das galerias subterrâneas em barragens de terra e concreto, existe uma variação nos diâmetros, sendo alguns não acessíveis as pessoas, pelas condições de serviço ou pelo espaço reduzido interno.

Outro aspecto relevante é a presença ou não de fluxo interno nas galerias, situação na qual dificulta acesso, segurança, procedimentos executivos, resultando em escopo complexo para execução, necessitando de mão de obra especializada.

Para dimensionamento do comprimento do plug, no caso de galerias com fluxo de água, projetistas definem que o comprimento mínimo deve ser duas vezes a dimensão máxima da seção transversal. Támbem estabelecem que o gradiente hidráulico no plugue não deve excede 500 kN / m².  Entretanto, cada situação exige análise particular, necessitando de estudo específico para cada caso.

Iremos detalhar um dos procedimentos executados pela construtora gmaia no qual envolveu um tamponamento de galeria com pequeno diâmetro, com fluxo de água e acesso a jusante dificultado pela inclinação e instabilidade do solo superficial.

PROCEDIMENTOS EXECUTIVOS E DESCRIÇÃO DO PROBLEMA:

A galeria foi construída com elementos pré-fabricados, com diâmetro de 80 centímetros, extensão total de 500 metros aproximadamente. Primeiramente foi avaliado o emboque e desemboque, verificando possíveis acessos.

Figura 1

A partir da análise do problema foi definido sequência executiva que consiste nas seguintes etapas:

  1. Montagem da passarela de madeira para acesso ao desemboque da galeria;
  2. Concretagem do emboque (pequena extensão);
  3. Limpeza desemboque da galeria através do hidrojateamento e vídeo inspeção na galeria;
  4. Recuperação de seções comprometidas através do método CIPP;
  5. Posicionamento da tubulação;
  6. Tamponamento do plug utilizando concreto subaquático;

Foi realizado análise do local à jusante e foi constatado que o acesso não seria possível de forma convencional, mediante condições de segurança no local e declividade acentuada. Sendo assim, a equipe técnica da construtora g maia definiu estudo para passarela de suporte, atendendo disposições estabelecidas pela NBR 7190: Projeto de estrutura de madeira e NBR 6120: Cargas Para o cálculo de estruturas, no que tange o dimensionamento da estrutura.

Foram realizados modelos de cálculo em elementos finitos e definição das seções dos elementos da estrutura, tipo de madeira, mediante ações de cálculo e geometria do problema.

Figura 2

Foi realizado bloquei no emboque com ensecadeira, possibilitando o trabalho nessa região.

Com a função de confinar o concreto foi utilizado forma inflável em uma das extremidades. A mesma foi inserida na galeria o máximo possível (entre 2 e 6 metros), através do emboque à montante.

Na outra extremidade é posicionada forma simples em madeira, escorada. O acesso do concreto é pela geratriz superior da galeria.

Essa plugagem nessa região impedirá a entrada de água na galeria em função das chuvas e consequentemente elevação do nível de água.

Figura 3

O hidrojateamento é a limpeza interna da galeria, realizada com caminhão de alta pressão no sentido jusante para montante (no trecho que será realizado a plugagem principal).

O monitoramento registrará patologias na estrutura da galeria pré-fabricada, no trecho a ser tamponado.

Figura 4

Para recuperar possíveis pontos de fuga do concreto, foi utilizado o método de reparo pontual CIPP (cured in place pipe). Esse método é não destrutivo e consiste na introdução de uma camada inicialmente flexível, composto de resina reforçada com fibra de vidro internamente à galeria. Essa camada é 100% estrutural e, após inflado, tem o seu tempo de cura entre 1,5 e 2,0 horas, adaptando-se ao formato do tubo existente, com cerca de 6mm de espessura, sem comprometer a seção interna útil da galeria.

A camada executada pelo método CIPP evitará a fuga do concreto durante o processo de tamponamento.

Figura 5

Para esse procedimento de tamponamento havia, antes do início das atividades pela construtora g maia, alguns pontos de atenção no que diz respeito as características da galeria. A inspeção relatou dificuldades no acesso, fluxo de água internamente à galeria, revestimento com seções pré fabricadas, ou seja, a galeria não era monolítica. Sendo assim, esses aspectos deveriam ser contornados para perfeita execução dos serviços, o que ocorreu, através do know how da equipe da construtora gmaia.

 Mesmo com o tamponamento do emboque executado previamente e procedimento CIPP em algumas seções, continuou a existir fluxo residual ao longo da galeria, por possuir elevada extensão.

 Sendo assim, existia a necessidade de estruturar sistema de bombeamento que possibilitasse a concretagem com condições adversas, ou seja, espaço saturado, com inclinação contra o sentido do fluxo, elevada extensão e sem possibilidade de acesso interno.

 Foi definido pela construtora gmaia que o sistema adequado deveria ser composto com tubulação paralela, com dispositivo que conduziria vazão da água enquanto a concretagem ocorria, havendo tubulações responsáveis pela concretagem em trechos, evitando entupimentos e sinalizando o avanço da concretagem.

Figura 6

Cada tubo posicionado tinha sua função para o perfeito funcionamento do sistema. Os tubos mais curtos tinham a função inicial de permitir a drenagem da galeria.

Os tubos com sessenta metros lineares possibilitando a concretagem e sinalizando o avanço do concreto e os tubos com noventa metros finalizando a plugagem.

Após todo esse sistema instalado na galeria, foi realizado o tamponamento do trecho inicial, que serviria como forma para plugagem do trecho mais extenso.

Figura 7

A concretagem inicial com a função de forma para o tamponamento de maior extensão foi dimensionado a partir das cargas provenientes do empuxo hidrostático da água acumulada no interior da galeria, inclinação da mesma e posteriormente carga devido ao empuxo do concreto subaquático bombeado.

Figura 8

Com o tamponamento do desemboque a água que infiltrava ao longo da extensão da galeria começou a acumular, situação já prevista pela equipe da construtora gmaia. Os tubos começaram a realizar sua função inicial, drenagem, para não haver pressões elevadas devido ao acumulo da água.

Foi conectado então o mangote que iniciou o bombeamento do concreto subaquático pelo tubo com menor extensão.

Figura 9

Foram realizadas coletas de corpo de prova do concreto submerso, para ensaios à compressão e verificação do flow. Este tipo de teste (flow) se refere ao espalhamento do concreto fresco, analisando a classe de fluidez do concreto autoadensável. Porém, diferentemente do slump test, em que o ensaio analisa o abatimento do tronco de cone, no flow a amostra se espalha em uma placa metálica, como demonstrado. A referência complete para esse ensaio está descrita na NBR 15823-2:20017.

Posteriormente a concretagem do tamponamento localizado à jusante, no desemboque, com a função de forma, foi realizado o tamponamento de maior extensão com concreto submerso onde a galeria estava inundada.

A todo momento foi realizado monitoramento do volume de concreto bombeado, compatibilizando com a geometria da tubulação e sinalização dos tubos, certificando que não havia perdas de concreto através das juntas da galeria pré-fabricada.

Figura 10

O Bombeamento de concreto subaquático se deu de forma controlada, atingindo a tubulação posicionada à 60 metros, sinalizando o avanço do concreto pela tubulação no desemboque e consequentemente aos noventa metros, finalizando o processo.

Posteriormente foi iniciado a desmobilização, desmonte dos equipamentos e passarela.

Figura 11

CONCLUSÃO E CONSIDERAÇÕES FINAIS:

Em função das particularidades no escopo, foi necessário atenção especial no detalhamento das atividades antes da execução, sendo desenvolvido projeto executivo contemplando todas as atividades.

            Foi definido em conjunto com cliente plano de ação, com metodologia executiva bem discretizada, configurando um microplanejamento para cada etapa de projeto, condição que a construtora gmaia realiza em suas atividades.

A execução dos procedimentos atendeu os prazos estipulados, sem acidentes.

O monitoramento realizado pelas tubulações posicionadas na galeria indicou de forma assertiva o avanço da concretagem, indicando o avanço nas tubulações com 30, 60 e 90 metros. Quando o concreto atingia os tubos, os registros eram fechados.

Todos os ensaios realizados com o concreto apresentaram valores de resistência à compressão superiores ao especificado em projeto.

Foram demonstrados apenas alguns aspectos relacionados à plugagem em galerias com diâmetro reduzido. A execução desse escopo de serviço deve ser desenvolvida por empresa especializada, com experiência comprovada nesse procedimento.

REFERÊNCIAS:

[1] The circumstances surrounding the flooding and closure of Longannet Mine, Fife, Scotland’ (2002)

http://www.hse.gov.uk/mining/longannet.pdf

[2] Concrete plug section example

http://www.hse.gov.uk/mining/circulars/images/waterp2.gif

[3] NBR 6118-Projeto de estruturas de concreto — Procedimento.

[4] NBR 15823-Concreto autoadensável

Parte 2: Determinação do espalhamento, do tempo de escoamento e do índice de estabilidade visual – Método do cone de Abrams

 

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