Cutter Soil Mixer (Misturador de Solo-Cimento in situ) Nova tecnologia comea a ser utilizada tambm no Brasil

INTRODUO

Criada h cerca de 8 anos na Europa como uma alternativa parede diafragma tradicional, a tecnologia CSM vastamente aplicada no velho continente e finalmente trazida Amrica Latina pela Drilling do Brasil. O equipamento Bauer montado sobre uma MBG 24 chegou no incio de 2011 ao territrio nacional e, aps um perodo de teste, iniciou seu primeiro projeto na cidade de Franca-SP em agosto de 2011

Pode-se referir de forma resumida que a tecnologia CSM (cutter soil mixer ou Misturador de solo In-situ), consiste, basicamente, numa mistura mecnica entre o solo e o ligante, em geral cimento, mas tambm brita, cal ou outros produtos, adequados aos objetivos especficos de natureza resistente e qumica de cada obra. A ferramenta de perfurao, corte e mistura anloga adoptada na tecnologia de execuo de paredes diafragma (moldadas em solo) com recurso da hidrofresa, sendo constituda por, no mnimo, duas rodas de corte com eixo horizontal (cutter), especialmente desenvolvidas para a escavao em solos moles heterogneos e macios rochosos com grau de alterao no inferior a W3 (Figura 1).

Figura 1 Principais conceitos associados tecnologia de CSM

Alm da versatilidade do ponto de vista da perfurao de todos os tipos de solos e de macios rochosos, muito a medianamente alterados, esta tcnica destaca-se ainda pela possibilidade de incorporar integralmente o terreno existente no local da interveno, independentemente das suas caractersticas, na soluo final de engenharia adoptada para o tratamento do mesmo terreno, com claras vantagens tcnicas e ambientais.

CONTROLE DE EXECUO E DE QUALIDADE

A tecnologia CSM destaca-se pela capacidade de controle de execuo rigoroso por parte do equipamento, o qual permite monitorar e corrigir, em tempo real, parmetros como o avano das fresas, a injeo do ligante e a verticalidade do painel, caso haja algum desvio durante a execuo deste. A referida monitorizao possvel em qualquer fase das operaes de avano descendente e ascendente das fresas, dispondo o operador do equipamento de um completo painel de instrumentos, o qual permite o controle automtico de todos os parmetros de perfurao, injeo de fluidos e mistura do ligante (Figura 2).

Figura 2 Controlo de execuo em tempo realRefere-se que como forma de controle da qualidade da execuo, em particular a confirmao dos parmetros de resistncia e de deformabilidade dos painis de solo - cimento, podem ser recolhidas amostras da mistura fresca, imediatamente aps a sua execuo, e amostras de diferentes profundidades dos painis, teste ou definitivos, alguns dias aps a respectiva execuo (Figura 3).

Figura 3 Vista da recolha de amostras em fresco e de uma carote num painel de solo - cimento

Para alm da aferio dos parmetros mecnicos dos painis de solo cimento atravs da realizao de ensaios laboratoriais, ainda possvel aferir as suas propriedades e as do solo confinado pelos painis, atravs da realizao de ensaios CPT (Figura 4).

Figura 4 Vista da execuo de ensaios CPT e do resultado de um ensaio de compresso no confinado

APLICAO RECENTE NO BRASIL

Edifcio Climenes Novelino II Franca/SP

Em 2011 o primeiro equipamento CSM no Brasil, trazido pela Drilling do Brasil / Tenge Tec de Eng. entrou em operao. A primeira obra j ofereceu um grande desafio para a ferramenta j que o solo era extremamente heterogneo e o terreno contava com uma edificao vizinha construda sem fundao.As sondagens geotcnicas com reconhecimento de solos e realizao de ensaios SPT, identificaram-se formaes de fraca capacidade geomecnica, caracterizadas por aterros, solo transportado e solo residual, com cerca de 15 metros de espessura, sob os quais foi localizado o substrato competente (Tabela 1). O nvel da gua foi detectado nas sondagens efetuadas, no mbito da campanha de prospeco geolgico-geotcnica, a cotas prximas do fundo da escavao.

Os poos de identificao detectaram vrias camadas de entulho e solo solto conforme Figura 5.

Figura 5 Vista de poosA Figura 6 mostra o resumo das sondagens e as vrias camadas heterogneas de solo do terreno.

Edificao lateral

Figura 6 Perfil geolgico do terreno

A soluo de conteno clssica com parede diafragma estava assim descartada. O risco de desmoronamento era muito alto podendo prejudicar assim a edificao lateral e inviabilizar a concretagem de alguma lamela.

A segunda soluo seria o perfil pranchado, porm tambm foi descartado devido ao longo prazo de execuo bem como o alto nvel de rudo e trepidao causado pela cravao dos perfis.

A soluo de conteno da edificao em painis CSM seria capaz de solucionar as duas dificuldades apontadas acima. Uma vez que o painel executado junto ao limite da obra (Figura 7) sem a retirada do solo no haveria desestabilizao do terreno vizinho. A soluo tambm silenciosa e rpida, executando 4 paineis de 12 metros de profundidade por dia.

Figura 7 Vistas do equipamento de furao junto ao edificio vizinho e da unidade de mistura da nata de cimento

Na execuo da parede de conteno foram adotados painis de solo-cimento com seo em planta de 2,40 x 0,55m2, com uma sobreposio mnima de 0,20m e profundidade total de cerca de 12m, o qual permitiu assegurar uma ficha mnima de cerca de 7,0m abaixo do fundo da escavao. Contudo, face s fracas propriedades de resistncia e de rigidez dos solos interessados pela escavao, previu-se a execuo de painis de CSM de contraforte, para travamento dos painis das cortinas, assegurando-se assim o eficaz controlo da deformao horizontal das mesmas (Figura 8).

Figura 8 Planta esquemtica e corte A-A da soluo adoptada

Destaca-se que, devido a condicionamentos de vizinhana, os contrafortes foram executados para o interior do recinto de escavao, devendo ser demolidos, de modo a no interferir com as solues arquitetnicas dos subsolos. Assim sendo, e de modo a garantir a estabilidade da estrutura de conteno perifrica durante todas as fases da obra, a sua demolio ser realizada, aps a construo dos subsolos, os quais substituem o papel dos contrafortes no que toca ao travamento da conteno. A execuo dos contrafortes ao invs de tirantes provisrios ajudou a agilizar a obra com custo semelhante. O travamento da parede com a lage somente aps a retirada de terra tambm visou a rapidez da obra e o custo (Figura 9)

Figura 9 Vista dos paineis de CSM aps a escavao, com os contrafortes no lado esquerdoDe modo a acomodar os esforos resultantes dos impulsos do solo, os painis CSM foram armados verticalmente, ao longo de todo o seu comprimento, com perfis em ao laminado (Figura 10). O conjunto dos painis de CSM da cortina, dos contrafortes de travamento e perfis metlicos de armadura, foram solidarizados atravs de uma viga de coroamento em concreto armado, com seo varivel e ajustada aos condicionamentos dos diferentes alados.

Figura 10 Implantao dos perfis metlicos no interior de um painel de CSMCom o objetivo de garantir um melhor confinamento dos painis de CSM durante a fase de servio da obra, foi executada uma parede de revestimento em concreto armado com uma espessura mnima de 0,20m, em frente cortina. A anlise do comportamento da conteno perifrica em CSM foi realizada recorrendo a modelos numricos, os quais possibilitaram determinar os esforos na base dos quais foi realizado o dimensionamento dos principais elementos estruturais, bem como estimar as deformaes da conteno e das estruturas vizinhas (Figura 11).

Figura 11 Modelo de elementos finitos e principais esforos de dimensionamento

CONSIDERAES FINAIS

Tendo por base os aspectos descritos acima, pode referir-se que a tecnologia de CSM, embora de recente aplicao, em particular no Brasil, apresenta uma combinao de grandes vantagens, que podero deixar antever uma rpida disseminao, nos prximos anos da mesma em obras de geotecnia estrutural e ambiental. O potencial da tecnologia de CSM pode ser comprovado pelas seguintes principais vantagens, associadas aplicao da tcnica: Possibilidade de aplicao a todos os tipos de solos e a macios rochosos alterados e fraturados, com o mnimo de refluxo, associada a uma minimizao de rudos e de vibraes e induzindo uma forte, mas muito localizada perturbao do terreno; Tendo por base que se trata de uma mistura mecnica de solo ligante, possibilidade de recurso a vrios ligantes ou misturas de ligantes, em funo das necessidades e exigncias de resistncia, de deformabilidade e geoqumica de cada soluo. Esta caracterstica permite a simultaneidade de tratamento e de descontaminao dos terrenos in situ, com grandes vantagens ambientais; Ausncia de trabalhos de escavao e transporte a bota fora, com vantagens tcnicas e econmicas. A tecnologia permite que o terreno no competente para uma determinada obra de engenharia seja devidamente tratado e descontaminado, de forma a ser integrado na soluo final da mesma obra de engenharia; Aplicao em estruturas de conteno, incluindo cortinas de estanqueidade, sem necessidade de realizao de juntas, pois estas so substitudas por um comprimento mnimo de sobreposio entre painis, em geral de 0,20m; Aplicao em solues de fundaes e de tratamento de fundaes, com rigidez equilibrada em relao do terreno, ao contrrio do que acontece com as solues tradicionais de fundaes com recurso a elementos em concreto armado ou metlicos. Este fator torna as solues de painis de solo - cimento com recurso tecnologia de CSM especialmente indicadas para aterros tcnicos na transio entre elementos de diferente rigidez; Possibilidade de armar os painis com prefis metlicos, em posio centrada, de modo a assegurar uma proteo mais eficaz contra a corroso, ou no centrada com o respectivo eixo, de forma a melhor acomodar as tenses de trao devidas mobilizao de esforos de flexo e a facilitar a ligao a elementos metlicos exteriores; Grande potencialidade para mitigao de vibraes em solos moles; Possibilidade de materializao de painis de travamento provisrio, de grande rigidez e executados previamente ao inicio dos trabalhos de escavao, de estruturas de conteno em solos moles Compatibilidade e complementaridade com solues de mistura hidrulica de solo ligante, como o caso do jet grouting, realizado com recurso a equipamentos mais versteis e de menor peso e dimenses; Sofisticao e confiabilidade dos equipamentos que executam os painis de solo - ligante atravs da tecnologia de CSM, os quais permitem, em tempo real, o registo e a correo de todos os parmetros de execuo.

Ficha tcnica da obra

Franca

Localizao: Cidade de Franca, So PauloProprietrio da Obra: FrancainvestProjeto de fundao: Drilling do Brasil em conjunto com a JetSJ Geotecnia Ltda de PortugalExecuo das fundaes: Drilling do Brasil LtdaPerodo de execuo das fundaes e contenes: agosto 2011/janeiro 2012

Autores:

Gustavo Fiuza Souza Scio Drilling do Brasil Ltda Belo Horizonte - MG, Brasil gustavo@drilling.com.br Alexandre Pinto Diretor Tcnico JetSJ Geotecnia, Lda. Lisboa, Portugal geral@jetsj.pt