A nova técnica de construção de paredes enterradas

Bauer Maschinen GmbH desenvolveu a técnica CSM em 2003, aproveitando a experiência adquirida na produção e aplicação de hidrofresas em paredes diafragma na construção de muros de contenção de terras e de impermeabilização.

O sistema CSM difere essencialmente das técnicas tradicionais de mistura do solo em que este é misturado in-situ com caldas cimentícias por ferramentas rotativas sobre um eixo vertical, por meio de uma ferramenta de mistura que roda em torno de um eixo horizontal.

O CSM é utilizado principalmente para a estabilização de solos moles ou soltos (coesivos e não coesivos), no entanto, o equipamento utilizado, derivado da hidrofresa da Bauer, extende a aplicabilidade do método para estratos muito mais duros e compactos quando comparado a outros métodos de "Deep Soil Mixing".

As principais vantagens da tecnologia são:

  • Alta produtividade;
  • Utilização do solo in-situ como material construtivo;
  • Baixa geração de refluxo, fator importante em zonas contaminadas;
  • Não cria vibração durante a construção;
  • Atinge profundidades superiores a 60 metros, quando utilizados equipamentos suspensos por cabos;
  • Cria painéis rectangulares, ideal para a construção de paredes;
  • Instrumentação no interior da fresa monitoriza as coordenadas x, y e z em tempo real, garantindo o posicionamento correto da ferramenta;
  • Energia de corte e mistura criada no ponto de ataque;
  • Capacidade de encastramento na rocha subjacente.
Processo construtivo

Um muro contínuo é formado pela construção de painéis individuais em sequência alternada, sobrepondo entre painéis primários e secundários. Os painéis secundários poderão ser executados imediatamente a seguir aos painéis primários, "fresh-in-fresh". A tecnologia Cutter também permite o corte dos painéis primários já endurecidos, "hard-in-hard".
Para a utilização do muro como contenção, poderão ser inseridos perfis metálicos na mistura fresca como reforço.

A execução de cada painel segue a seguinte sequência construtiva:

Preparação

Abertura de uma vala guia para receber o refluxo de calda.

1 - Alinhamento

Posicionamento da ferramenta "Cutter" no eixo do muro.
Não é necessária a construção de muretes guia.

2 - Descida

A ferramenta de corte/mistura é empurrada contra o solo a uma velocidade contínua.
A matriz de solo é quebrada pelas rodas de corte e ao mesmo tempo a calda é bombeada para os injectores, posicionados entre as rodas de corte, onde é misturada com o solo solto.
A adição de ar comprimido pode melhorar o processo de quebra e mistura na fase descendente e a direcção de rotação das rodas pode ser variada a qualquer momento.
As rodas e os dentes de corte empurram as partículas do solo através de placas de corte montadas verticalmente que têm o efeito de um misturador.
A velocidade de penetração da fresa e o volume de calda bombeada são ajustados pelo manobrador para optimizar a absorção de energia e para criar uma massa de solo plástico homogéneo que permite fácil penetração e extracção do equipamento.
A velocidade típica de penetração é 20 - 60 cm/min.

3 - Subida

Depois de atingir a profundidade prevista em projecto, a ferramenta de mistura é lentamente extraída enquanto a calda de cimento é adicionada continuamente.
A homogeneização da mistura de solo fluidificado com a calda de cimento fresco é assegurada pela rotação das rodas.

4 - Reforço

Os elementos de reforço necessários para fins estruturais deverão ser inseridos dentro do painel ainda fresco.
Normalmente utilizam-se perfis metálicos do tipo IPE ou HE.
Para pequenas profundidades estes costumam penetrar sob o seu peso próprio, caso contrário, um vibrador leve pode ser utilizado para ajudar à sua instalação.
A distância dos perfis metálicos é determinada com base nas cargas aplicadas, os resultados da resistência característica do solo e as normas aplicáveis.

Equipamento

O equipamento utilizado na execução de painéis CSM é de grandes dimensões e pesado, requerendo uma plataforma de trabalho plana e horizontal. Este é munido de uma vara "Kelly", a qual tem acoplada a ferramenta de corte e mistura, o "Cutter".

Bases de rastos

Os modelos da base do equipamento, variam de dimensões, peso e altura da torre, resultando em diferentes limitações das características dos painéis produzidos, como a profundidade máxima.

Vara Kelly

A vara "Kelly" pode ser circular ou rectangular.
A vara circular é de peça única, com diâmetro de 368mm e permite a execução painéis até 24 metros.
A vara rectangular, com dimensões de 600x340mm, está dividida em secções de 11 metros, permitindo a execução de painéis até 34 metros.

Rodas

As rodas do "Cutter" têm suporte para 3 ou 4 dentes por alinhamento.
As rodas de três dentes têm uma maior capacidade de corte, uma vez que o binário é aplicado sobre três pontos, resultando em maior força por dente.
Por outro lado, as rodas de 4 dentes têm uma maior capacidade de mistura.

Controlo de Qualidade

Controlo dos parâmetros de produção

O equipamento de CSM está equipado com vários sensores de medição de grandezas relevantes para o controlo da qualidade dos painéis executados.
Estas grandezas são lidas em tempo real e visualizadas pelo manobrador do equipamento e armazenadas podendo ser consultadas posteriormente.

Nas grandezas medidas, destacam-se as seguintes:

  • Profundidade
  • Volume tratado
  • Pressão da calda nos injectores
  • Pressões neutras da mistura solo-cimento
  • Volume de calda bombeada por unidade de tempo
  • Volume de calda bombeada por unidade de profundidade
  • Inclinação, em duas direcções
  • Velocidade de rotação das rodas
  • Velocidade de subida/descida da ferramenta

Documentação

Todos os parâmetros de produção são monitorizados, gravados e armazenados no interior do equipamento ao longo do processo de construção e podem ser impressos sob a forma de um relatório de controlo de qualidade para cada painel individual.

Amostras da mistura solo-cimento

O controlo de qualidade da mistura de solo-cimento poderá também abranger a recolha de amostras da mistura, quer ainda fresca ou já endurecida.

As amostras da mistura frescas são obtidas com uma ferramenta especial para o efeito.

As amostras da mistura endurecida poderão ser obtidas pela perfuração horizontal, com ferramentas manuais de carotagem, ou vertical através das metodologias tradicionais de carotagem de prospecção geológica.