Fundação sem limites

O aquecimento da construção civil tem exigido muito das empresas especializadas em fundações. Prédios com vários subsolos, por exemplo, demandam escavações cada vez mais profundas, muitas vezes em terrenos complexos. Já o avanço da indústria não pode ser contido pela geografia. Ou seja, solos moles ou contaminados precisam ser vencidos de qualquer maneira pela engenharia.

Foi justamente para vencer desafios como esses que novas tecnologias de fundação passaram a ser adotadas no Brasil, o que proporcionou a entrada de novos equipamentos em campo. Alguns são usados fora do País há anos, mas não eram adotados localmente por questões de custo. Outros passam a ser utilizados porque têm alta produtividade e atendem aos cronogramas apertados da área de infraestrutura.

A hidrofresa e a hélice por deslocamento são dois casos típicos. A primeira foi recentemente introduzida na construção da barragem da Usina Hidrelétrica de Estreito (MA). Dona de três desses equipamentos, a Brasfond executou 5,5 mil m² de parede diafragma plástica para cut-off da obra, utilizando a hidrofresa. O equipamento é versátil e permite a escavação de painéis em profundidades de até 120 m, inclusive em rochas com resistência acima de 100 MPa.

Solução consolidada na Europa e nos Estados Unidos desde a década de 1980, a hidrofresa só agora se tornou viável economicamente no Brasil, uma vez que somente a fresa custa cerca de 2,5 milhões de euros (na Europa). “Quando incluímos os valores da máquina base e da central de tratamento de lama, indispensáveis para a operação, o valor passa para cerca de 4 milhões de euros”, diz Armando Caputo, superintendente da Brasfond Fundações.

O investimento é vantajoso na visão do especialista: “A máquina proporciona uma estanqueidade maior quando usada na construção de parede diafragma”, diz o especialista. “Além disso, ela possui um formato retangular, que serve para contenção e fundação de pilares, podendo atingir também a rocha para cargas elevadas”, complementa.

O executivo destaca que os fabricantes mais tradicionais desse equipamento são europeus. “Friso a alemã Bauer e as italianas Soilmec e Casagrande”, informa. Ele adianta que a espessura é um dos parâmetros definidores da hidrofresa, que tem ferramentas que variam de 64 cm até 150 cm, com larguras oscilantes entre 2,80 m e 3,20 m. O que muda nas especificações das hidrofresas é o peso operacional, uma vez que algumas delas são indicadas para atravessar terrenos mais resistentes, em maior profundidade, enquanto outras são especificadas para áreas com terrenos considerados de mais fácil escavação.

A estrutura da hidrofresa é simples, sendo composta de duas rodas de corte na parte inferior. São os cortadores (cutters), acionados hidraulicamente, cujos modelos variam conforme o solo a ser escavado, da mesma forma que o ajuste dos componentes.

Acima dos cutters estão localizados os sensores de verticalidade e a bomba de sucção. Com eles, a máquina mantém a escavação contínua do painel, o que explica o aumento de produtividade em operações de fundação. A parede diafragma plástica na hidrelétrica maranhense, por exemplo, foi executada no tempo recorde de 60 dias. Para complementar a ação dos sensores e corrigir problemas eventuais de verticalidade na escavação, mantendo o processo contínuo, a hidrofresa possui flaps, instalados nas extremidades superior e inferior, laterais e frontais.

Escavação com a hidrofresa
O primeiro passo no processo de escavação é a execução da mureta guia de concreto, que permitirá a orientação e o alinhamento dos painéis da parede diafragma. Em seguida, o clamshell mecânico ou hidráulico vai realizar a escavação inicial até a profundidade necessária para o posicionamento da hidrofresa, que assume a escavação do painel primário até a cota de projeto.

O material escavado é rapidamente recolhido pela bomba de sucção, localizada sobre os cutters, e destinado a uma estação de tratamento, onde a lama bentonítica utilizada na perfuração é reciclada e volta para a escavação. Esse processo é executado continuamente durante a escavação, até que se atinja a profundidade prevista em projeto. Quando isso acontece, os operadores verificam a lama, considerando aspectos como estabilidade e limpeza. Se forem encontrados materiais como areia em suspensão, será necessária uma limpeza da lama bentonítica antes que ela seja reutilizada.

O passo seguinte à escavação é a instalação da gaiola de armadura, no painel primário, e dos tubos de concretagem (tubos tremonha). É por eles que será executada a concretagem submersa dos painéis.

A metodologia indica que a execução de painéis primários deve ser intercalada com a de painéis de fechamento. Com uma largura que varia entre 2,8 m e 7 m, o primário difere do usado no fechamento, cuja largura é padronizada em 2,8 m.

“Durante a execução da fase de fechamento, é apropriado cortar de 10 cm a 15 cm dos painéis já concretados”, explica Caputo. Ele destaca que esse procedimento tem sido recomendado para aumentar a qualidade das juntas, pois cria uma superposição no momento da escavação do painel de fechamento.

Na primeira obra executada no Brasil, a construção da parede diafragma plástica com 5,5 mil m2 de área, a Brasfond não usou concreto e sim o coulis, mistura de água, cimento e bentonita. A mudança aconteceu porque a escavação tinha como função construir uma estrutura impermeabilizante. “A parede foi executada com 80 cm de espessura e painéis com profundidades de até 43 m, sendo até 15 m em rocha sã”, detalha Caputo. Além do tempo recorde de 60 dias, a obra desfrutou do benefício adicional da redução dos níveis de ruídos e vibrações durante a execução dos serviços.

Com três hidrofresas no Brasil, a Brasfond destaca o lento retorno do investimento, embora lembre que a tecnologia tem um nicho exclusivo em escavações profundas realizadas em terrenos difíceis. Ele estima que a empresa tenha cerca de 100 mil m² de parede diafragma sendo cotados para execução e aguarda a definição dos clientes.

Hélice de deslocamento
Outra metodologia de uso recente no Brasil diz respeito às estacas do tipo hélice de deslocamento, especificadas para uso em solos contaminados. Ela é uma espécie de prima da tradicional metodologia de hélice contínua. A diferença entre as duas está no transporte do material escavado. A estaca de hélice contínua possui um trado contínuo ao longo de todo o seu comprimento, o que permite que o material escavado seja transportado para dentro da hélice à medida que é recolhido.

Já a estaca de hélice de deslocamento é executada com uma perfuratriz equipada com haste em sua ponta, constituída de um trado especial. No momento da perfuração, esse trado comprime o terreno lateralmente por rotação, sem deixar que o material seja transportado. “É uma solução indicada para terrenos contaminados, uma vez que transportá-lo para algum lugar envolveria uma série de problemas técnicos e ambientais”, esclarece Caputo, da Brasfond. Adicionalmente, a perfuração por rotação proporciona uma redução considerável de barulho, sem causar nenhum impacto de vibração no perímetro de trabalho.

Depois da perfuração do terreno com o trado especial, ocorre a concretagem, executada simultaneamente com a retirada do trado. O próximo passo é a colocação da armadura. O único limitador da solução são os diâmetros das estacas, um pouco menores quando comparados aos da metodologia de hélices continuas.

Uma aplicação recente da tecnologia pela Brasfond aconteceu em obra da Petrobras, na cidade do Rio de Janeiro. Cerca de 500 dessas estacas foram produzidas, usando equipamentos da italiana MAIT, embora Caputo destaque que a brasileira Cló Zironi tenha máquinas adequadas à execução de estacas com hélice de deslocamento.

Fundação profunda ou em solos moles
Outra modalidade de terreno difícil para a execução das fundações são os localizados em regiões de baixadas. Como a expansão industrial não pode ser limitada em terrenos moles, a alternativa é usar novas tecnologias como o StabTec. A solução consiste na mistura mecânica - e monitorada - de aglomerantes em pó, incluindo desde cimento e cal até escória de alto forno. O objetivo é estabilizar bolsões de solos muito moles, o que torna possível a construção em terrenos dominados por argilas orgânicas, turfas e solos dragados. O tratamento de solos contaminados é outro uso potencial do StabTec.

“As limitações dessa solução passam pela profundidade que ela alcança, ou seja, no máximo 6 metros”, lembra Frederico Falconi, diretor da Zaclis Falconi. Ele acrescenta que o processo deve acontecer sempre abaixo do nível da água, pois a tecnologia utiliza a injeção de material por via seca.

Com consumo de cimento variando entre 100 kg e 150 kg por m³, o StabTec é constituído de um multimisturador de 6 m de comprimento, acoplado ao braço de uma escavadeira hidráulica. Os modelos mais recomendados são a Cat 330 e a Liebherr 944, de acordo com o especialista da Zaclis Falconi.

Recebendo o aglomerante em pó por meio de um mangote, o equipamento injeta os materiais no solo com auxilio de ar comprimido, por meio de bicos injetores dispostos em duas pás rotativas. São elas que promovem a mistura simultânea do aglomerante com o solo mole, levando à consolidação trecho a trecho da área que será tratada.

O aglomerante em pó é armazenado em dois tanques pressurizados com capacidade para 6 t, de onde é bombeado para o multimisturador. O conjunto de alimentação possui dois tanques independentes, justamente para evitar a paralisação dos serviços. Com isso, enquanto um deles está sendo abastecido, o outro continua o bombeamento. Utilizado nas obras do Rodoanel, em São Paulo , cujo propósito era a consolidação do solo para a pavimentação de estradas, o equipamento possui capacidade produtiva para 800 m³ por dia.

Misturas de solos
Ainda considerando a mistura de solos, mas agora em grandes profundidades, a opção atual é o Deep Mixing, processo que permite operações em até 35 m. Trata-se de uma perfuratriz com haste, cuja ponta apresenta duas rodas que quebram a estrutura do solo. “Nesse caso, você não faz tratamento de massa e sim a estruturação do solo para a colocação de colunas e cimento estrategicamente dispostos para receber a carga requisitada”, explica Falconi.

Introduzida no solo, a perfuratriz pode trabalhar de forma retangular ou circular. Logo após o movimento de suas hélices produzir uma lama, as rodas do equipamento retornam à superfície girando no sentido contrário e injetando calda de cimento. Com isso, o solo passa a se consolidar, formando colunas que variam entre 60 cm e 1 metro de espessura, que correspondem ao tamanho das ferramentas usadas na perfuração. “Assim como no StabTec, não há material retirado do local, pois a máquina trabalha como se fosse uma batedeira”, finaliza Falconi.