Tubos de dragagem e geotêxtil

Fonte: de Março A. Torre - CE Notícias para o Negócio da Engenharia Civil

Grandes tubos cheios de material dragado têm sido usados ​​em uma variedade de projetos costeiros e interiores. Os tubos, fabricados em geotêxtil de poliéster ou polipropileno de alta resistência, são preenchidos hidraulicamente com uma draga, como um Ellicott^® marca Series 370 ou maior Ellicott^® marca ”Dragon^®”Draga de corte. Os tubos geotêxteis são normalmente preenchidos com material no local; no entanto, materiais alternativos podem ser importados e usados. As aplicações típicas incluem: restauração de dunas de areia, construção de diques, construção de virilhas, recifes artificiais e contenção simples de resíduos. Os tubos são preenchidos no local e a instalação é relativamente simples e barata.

O enchimento de tubos geotêxteis com material dragado é praticado há muitos anos; no entanto, a tecnologia ainda é considerada em sua infância. A breve história a seguir é tirada em parte de “Geotextile Tubes-Case Histories and Lessons Learned” por Sprague, Bradley, Toups e Trainer.

Um esforço recorrente para maximizar o benefício da capacidade de contenção do solo dos geotêxteis é evidente nas tentativas de construir estruturas de revestimento a partir de tubos geotêxteis preenchidos hidraulicamente. Sprague indicou que tais esforços para encher tubos de tecido permeáveis ​​e impermeáveis ​​com areia datam de 1967. Compreensivelmente, a areia tem sido o material de enchimento de escolha para tubos geotêxteis hidraulicamente preenchidos devido à sua capacidade de se acomodar facilmente dentro do tubo e de se acomodar livremente drenar, criando assim uma estrutura estável. Consequentemente, de acordo com Sprague, a maioria dos usos relatados de tubos hidraulicamente preenchidos até agora envolvem preenchimento de areia. Alguns desenvolvimentos de tubos geotêxteis documentados podem ser destacados como especialmente significativos.

No final da década de 1970, foi desenvolvido um tubo geotêxtil hidraulicamente preenchido com areia usando um tecido impermeável. O sistema, vendido com o nome comercial "Longard Tube", foi usado em várias instalações experimentais.

O uso de material dragado para encher tubos de geotêxtil foi testado pela primeira vez no Brasil e na França no início dos 1980s. No Brasil, diques de contenção continuamente preenchidos foram construídos a partir dos tubos para recuperação de terras. A técnica foi usada para isolar e conter o escoamento de uma área contaminada na França.

A Sprague indicou que na 1989 ACZ Marine Contractors BV, na Holanda, aplicou tubos de geotêxtil dragado, preenchidos com material, na construção de virilhas subaquáticas para treinamento em rios. Usando um balde em forma de berço em um guindaste montado em barcaça, as virilhas foram construídas posicionando e empilhando tubos pré-cheios. Onze virilhas foram desenvolvidas, empregando mais de tubos 500.

O enchimento direto de tubos geotêxteis no local usando uma linha de entrega de draga de sucção teve sucesso em 1988 no Mar do Norte, na costa da Alemanha. O tubo continua a fornecer contenção do enchimento no lado da terra e proteção contra correntes e ondas no lado do mar.

Instigado pelo Corpo de Engenheiros do Exército dos EUA, um interesse renovado em tubos de geotêxtil começou a surgir no início dos 1990s, quando o governo dos EUA começou a empregar cada vez mais essa tecnologia inovadora. Muitos ensaios bem-sucedidos usaram tubos de geotêxtil cheios de areia como virilhas e cheios de argilas orgânicas e siltosas para expansão do dique de contenção. Essas experiências foram suficientes para convencer mais engenheiros costeiros a pesquisar a possibilidade de usar tubos geotêxteis.

Iniciado padrão

Como a tecnologia de tubos geotêxteis tem atraído mais atenção, percebeu-se a necessidade de criar um padrão da indústria para estabelecer credibilidade e chamar mais atenção. Durante 1999, membros de firmas de fabricação de tubos de geotêxtil se uniram ao Geosynthetic Research Institute (GRI) para desenvolver um padrão da indústria para a fabricação de tubos de geotêxtil e procedimentos de instalação. O novo documento GRI é intitulado “Métodos de teste, propriedades e frequências para tubos geotêxteis de alta resistência usados ​​como estruturas costeiras e ribeirinhas”. O documento é uma especificação padrão para geotêxteis utilizados na fabricação de tubos, bem como os valores técnicos dos geotêxteis. Além disso, são especificados os métodos de fabricação e instalação dos tubos e as qualificações exigidas pelo empreiteiro de instalação. Embora este documento seja uma boa orientação para a especificação de tubos geotêxteis, não é um auxílio de projeto.

Projeto de design

Conforme apontado por Sprague, Goodrum e Bradley, autores de “Tubos Geotêxteis Preenchidos com Material Dragado: Projeto e Construção”, os conceitos para projetar tubos e recipientes geotêxteis cheios com material dragado não estão bem documentados. Além disso, os requisitos de propriedade do geotêxtil não são bem compreendidos e poucos detalhes foram relatados sobre a operação de equipamentos de dragagem ou o desempenho de vários tipos de materiais dragados. Ainda assim, as instalações baseadas em técnicas de design "fundamentadas" provaram ser bastante bem-sucedidas. Portanto, essas técnicas são um ponto de partida para o desenvolvimento de abordagens de design pesquisadas com mais profundidade.

A retenção de preenchimento e a integridade estrutural de um tubo de geotêxtil preenchido com material dragado são fornecidas pelo envelope de geotêxtil. A seleção do tecido é baseada nas duas características de abertura, que devem corresponder ao tamanho e permeabilidade das partículas de preenchimento, e à resistência, que deve ser suficiente para resistir às pressões de enchimento. Às vezes, é usada uma concha de tecido composto que incorpora um tecido não tecido e um tecido para filtragem e resistência, respectivamente.

Os tubos geotêxteis dragados com material preenchido podem ser preenchidos com qualquer material capaz de ser transportado hidraulicamente. Materiais argilosos e argilosos dragados têm sido usados ​​para aplicações de diques de contenção, mas a areia natural de praia ou rio é a melhor escolha. O projetista deve avaliar as características de sedimentação do material de preenchimento para ajudar a determinar o espaçamento e a frequência de injeção e orifícios de alívio apropriados no tubo geotêxtil.

A seção transversal de um tubo geotêxtil preenchido é circular nas bordas e achatada na parte superior. A experiência de campo demonstra que é possível encher tubos de 70 a 80 por cento do diâmetro circular máximo teórico, embora 50 a 60 por cento seja mais comumente realizado.

Para obter estabilidade sob condições hidráulicas severas, como arrasto, levantamento e inércia, é essencial atingir um peso unitário relativamente alto para uma unidade cheia. As forças de corrente e onda devem ser estimadas para avaliar a estabilidade do tubo geotêxtil preenchido. Sprague observou que, embora uma técnica de análise definitiva não tenha sido estabelecida, foi sugerido que uma abordagem Miniken modificada, conforme descrito no Corpo de Engenheiros do Exército dos EUA; O “Manual de Proteção da Linha Costeira” pode fornecer uma abordagem razoável para avaliar a estabilidade das unidades preenchidas sob carga de onda. Os testes de modelo mostram que a porcentagem do tubo geotêxtil que é preenchido com material dragado é um parâmetro importante relacionado à estabilidade. Outra consideração importante do projeto é a estabilidade interna de uma estrutura de tubo “empilhado”.

Devido à ação da corrente e das ondas, uma estrutura construída por um ou mais tubos pode provocar um buraco de limpeza diretamente adjacente a ela, possivelmente resultando em instabilidade geotécnica. Portanto, os projetos devem incluir um avental de tecido de filtro para proteção contra corrosão. Um avental de tecido de filtro, também conhecido como avental de limpeza, geralmente consiste em um pequeno tubo, denominado tubo de âncora, fabricado na borda do avental voltado para o mar ou ao redor de todo o perímetro. O tubo de ancoragem é preenchido com material dragado para estabilizar a plataforma de limpeza. Deve ter características de filtração adequadas ao solo da fundação e ao solo de enchimento do tubo de ancoragem. O avental de limpeza deve se estender a uma distância suficiente na frente e atrás da estrutura do tubo geotêxtil para evitar o desgaste da fundação.

Instalação de Tubos Geotêxteis

Uma variedade de considerações deve ser abordada para instalações de tubos de geotêxtil. A maioria deles deve ser abordada nas especificações do projeto. Como esses tubos são feitos de geotêxtil, as diretrizes padrão da ASTM devem ser seguidas em relação ao armazenamento e manuseio. As diretrizes da ASTM relativas à fabricação de geotêxteis também devem ser seguidas nas instalações de fabricação.

Antes de os tubos de geotêxtil e os aventais de limpeza serem implantados no local, a área geralmente é preparada usando equipamento de classificação comum. O local em que os tubos do geotêxtil devem ser colocados geralmente é marcado com estacas de qualidade. Grandes estacas ou âncoras também podem ser usadas em espaçamento predeterminado, de modo que o tubo geotêxtil possa ser preso a elas com tiras para garantir o alinhamento adequado durante o enchimento.

A implantação do avental de limpeza e do tubo de geotêxtil geralmente é realizada desenrolando-os de um núcleo (ou tubo), fornecido com o tubo e o avental pelo fabricante. O avental de limpeza é implantado antes do tubo de geotêxtil, no entanto, em alguns casos, o avental de limpeza pode ser anexado ao fundo do tubo de geotêxtil nas instalações de fabricação. Uma vez que o avental de limpeza esteja totalmente implantado, posicionado e protegido, o tubo geotêxtil é desenrolado. Ele deve ser desenrolado na posição com as portas de injeção e alívio voltadas para cima ao longo da linha central superior. Uma vez implantado, ele pode ser preso às estacas ou âncoras de alinhamento instaladas anteriormente.

Os tubos de ancoragem localizados no avental de limpeza são geralmente enchidos primeiro para fornecer lastro para o avental de limpeza. O tubo de ancoragem às vezes é preenchido com o mesmo equipamento de dragagem que será usado para preencher o tubo geotêxtil; no entanto, uma bomba menor também pode ser usada, uma vez que os tubos de ancoragem geralmente são bastante pequenos (XNUMX cm de diâmetro ou menos). O bocal da bomba do tubo de ancoragem é acessado por uma fenda simples no geotêxtil ou por portas de entrada pré-fabricadas.

Após o avental de limpeza ter sido fixado preenchendo os tubos de ancoragem, o tubo de geotêxtil é preenchido. Esse processo levará muito mais tempo e é muito mais complexo do que simplesmente encher os tubos de ancoragem. O tubo de descarga (ou bico de injeção) da draga deve ser colocado dentro da porta de injeção apropriada do tubo geotêxtil. As portas de injeção são fabricadas com o mesmo geotêxtil que compõe o próprio tubo. As portas geralmente têm 5 pés (1.5 m) de comprimento 18 polegadas (457 mm) de diâmetro; no entanto, o tubo de dragagem não deve ser tão grande; normalmente é usado um tubo de dragagem de oito a 12 polegadas (305 mm) de diâmetro. O tubo deve ser inserido aproximadamente 2 / 3 na porta de injeção e preso com tiras de tensão. O bico de descarga e a porta de injeção e fixados com cintas de tensão. A conexão do bocal de descarga e da porta de injeção deve ser elevada para uma posição vertical com uma retroescavadeira ou por cordame.

A maioria dos tubos de geotêxtil conterá várias portas de injeção em todo o comprimento do tubo. As portas geralmente estão localizadas na linha central superior, com um espaçamento de não mais que os pés 50 (15 m). Esses portos são empregados para enchimento e também para alívio do excesso de água. Uma determinação do espaçamento das portas deve ser feita pelo contratado e / ou pelo engenheiro antes da fabricação do tubo geotêxtil. Vários fatores influenciarão o espaçamento apropriado, como o tamanho geral do tubo de geotêxtil, o tamanho da tubulação de dragagem, o volume de descarga da dragagem, o tipo de material de preenchimento e a quantidade de água a ser usada como veículo para o transporte de sólidos.

Dependendo do espaçamento dos orifícios de injeção, da composição do material dragado e das capacidades da dragagem, alguns orifícios de injeção não serão utilizados. Por exemplo, um tubo geotêxtil de comprimento 200 m (61 m) pode conter cinco portas de injeção. Se as condições forem ideais e a draga for capaz, é provável que todo o tubo geotêxtil da 200-pé (61 m) de comprimento possa ser preenchido a partir de uma porta de injeção localizada próxima a uma extremidade do tubo. A porta de injeção localizada mais distante seria deixada aberta para permitir a expulsão do excesso de água, atuando como uma porta de alívio. Todas as portas intermediárias seriam amarradas e deixadas sem uso. Se as condições não forem ideais para encher a partir de uma porta, devem ser determinados os intervalos corretos nos quais mover o tubo de dragagem para continuar enchendo o tubo. As operações de preenchimento são executadas seqüencialmente usando uma porta para injeção e uma (ou mais) porta (s) para alívio. À medida que a operação avança, todas as portas em segmentos completos do tubo devem ser fechadas para evitar a perda de materiais dentro do tubo.

Antes de encher com qualquer material sólido, os tubos são enchidos até a altura desejada apenas com água. Uma vez alcançada a altura desejada, o operador de dragagem pode introduzir sólidos no tubo geotêxtil. Ao primeiro encher o tubo com água, é permitido que o material sólido seja distribuído dentro do tubo de maneira mais uniforme. Os sólidos introduzidos recentemente e a água do veículo simplesmente empurram a água existente.

A maioria dos projetos contém vários tubos geotêxteis que devem ser preenchidos em uma sequência predeterminada. Cada tubo é geralmente preenchido completamente antes da instalação dos tubos geotêxteis subsequentes. Os tubos subsequentes podem ser colocados contra o tubo existente e preenchidos. Este método de instalação criará uma área baixa entre os tubos devido às suas extremidades arredondadas. Se os pontos baixos não forem desejados, métodos de conexão alternativos podem ser empregados. A prática de instalação mais comum para eliminar, ou pelo menos minimizar, a quantidade de depressão é pelo uso de uma sobreposição. Com este tipo de conexão, cada tubo geotêxtil subsequente (e geralmente o avental de limpeza) deve ser colocado sob a extremidade final do tubo previamente implantado. O tubo “underlapped” não está totalmente implantado neste momento. Obviamente, este procedimento de sobreposição deve ser realizado antes de preencher o tubo geotêxtil com água ou sólidos. Uma vez feita a conexão, o “primeiro” tubo geotêxtil é preenchido conforme descrito anteriormente. Cada tubo subsequente também é preenchido da mesma maneira, no entanto, a seção do tubo que foi colocada por baixo não será preenchida e deve resultar em uma conexão bastante apertada (e de “altura total”).

Após a conclusão da instalação, as portas de injeção devem ser fixadas adequadamente para garantir que elas não se rasgem durante eventos de onda. O procedimento correto para fixar as portas de injeção será fornecido pelo fabricante do tubo de geotêxtil. No entanto, um método comumente praticado é simplesmente cortar a porta de injeção, permitindo que o excesso de tecido seja rolado (ou dobrado) para a superfície superior do tubo. O material dobrado é então fixado à superfície do tubo pelo uso de anéis de trava resistentes à corrosão ou acessórios do tipo compressão.

Tubos geotêxteis cheios e fechados continuarão a desidratar e os sólidos se consolidarão ainda mais por algum tempo. A duração do período de desidratação e consolidação varia de acordo com o tipo de geotêxtil e material de preenchimento. Normalmente, o material grosso desidrata muito mais rápido que o material fino, como argila siltosa. Após a quantidade esperada de desidratação, os tubos do geotêxtil podem ser enterrados, preenchidos, etc.

Sumário

Embora a tecnologia de tubos geotêxteis cheios de dragas tenha sido usada por muitos anos, os recentes projetos de alto nível chamaram a atenção da indústria. Ao colaborar com a GRI para documentar uma especificação padrão do setor, a metodologia ganhou mais credibilidade. A tecnologia e a indústria ainda são jovens, mas protocolos novos e melhores estão sendo realizados diariamente. O futuro certamente parece brilhante para tubos de geotêxtil cheios de dragas.

(Geotube^® é uma marca registrada da Ten Cate Nicolon)

Extraído de CE News for The Business Of Civil Engineering