A escavação a escudo aberto consiste em promover o avanço de um tubo de aço ou betão através do maciço com recurso à escavação mecânica ou manual dos terrenos atravessados e o empurre da tubagem com extensores hidráulicos. Usualmente os extensores são sobredimensionados de forma a poderem ser operados a pressão controlada e a manter uma reserva de capacidade. São executados diâmetros de escavação até 3000mm. O processo requer a entrada de pessoal no interior da tubagem para executar a escavação manual ou o manobramento do equipamento de desmonte mecânico. O desmonte manual ou mecânico é nesta tecnologia efectuado ponto a ponto na frente de escavação, sendo o desmonte manual realizado com recurso a martelos demolidores, e o desmonte mecânico executado com um equipamento de ataque constituído por um braço mecânico articulado equipado com um balde ou com uma fresadora, consoante as características geotécnicas do material atravessado. Solidarizado à secção inicial do tubo de cravamento está o escudo, que fornece um nicho de trabalho com as condições de segurança necessárias ao normal decurso dos trabalhos de desmonte.

Fig 1 - Exemplo de escudo para escavação manual

Fig 1 – Exemplo de escudo para escavação manual

Fig 2 - Exemplo de escudo para escavação mecânica

Fig 2 – Exemplo de escudo para escavação mecânica

Esta tecnologia permite o atravessamento, sem interromper o seu normal funcionamento, de vias rodoviárias e ferroviárias, também permite o atravessamento de zonas protegidas preservando as condições naturais, minimizando assim custos sociais e ambientais.

2. FASEAMENTO EXECUTIVO

1º FASE – INSPECÇÃO DO LOCAL DA OBRA

Antes da escolha do local de instalação do equipamento de escavação, deverão ser verificadas algumas condições, nomeadamente:

  • Verificação das características geológicas, geotécnicas e hidrogeológicas do maciço;
  • Levantamento topográfico do terreno;
  • Levantamento das infra-estruturas existentes;
  • Verificação dos acessos ao local da obra.

2º FASE – PLANIFICAÇÃO DA TRAJECTÓRIA DE PERFURAÇÃO

  • Análise das características geológicas, geotécnicas e hidrogeológicas do maciço;
  • Análise da topografia e do levantamento das infra-estruturas existentes;
  • Análise da trajectória de projecto e das eventuais condicionantes;
  • Definição dos locais de colocação do equipamento, ponto de partida (poço de ataque), trajectória e final da perfuração (poço de recepção);

3º FASE – COLOCAÇÃO DO EQUIPAMENTO EM OBRA

  • Abertura de poço, para colocação do equipamento de escavação, com um comprimento aproximado de 10 metros de comprimento e 3.5 metros de largura e cuja profundidade deverá ser a da soleira da tubagem de forra (estipulada em projecto) acrescida de 60 cm. O fundo desse poço deve ser plano de forma a fornecer uma base estável para o equipamento de escavação, sendo as dimensões as suas dimensões função do equipamento a utilizar e do comprimento do tubo de cravamento;
Fig 3 – Esquema tipo da escavação a ecudo aberto

Fig 3 – Esquema tipo da escavação a ecudo aberto

  • Execução de um muro de reacção, construído “in situ”, em betão armado, no entanto, por vezes este muro pode ser substituído por uma chapa metálica com dimensões aproximadas a 2×2 metros e com espessura de cerca de 8 mm, que fará reacção no próprio maciço;
  • Alinhamento do equipamento de escavação de forma a respeitar as condições de projecto, sendo necessário o apoio topográfico antes do inicio da mesma.

4º FASE – CRAVAÇÃO DA TUBAGEM

Início da escavação, segundo a seguinte metodologia:

  • Colocação na frente do tubo de cravamento do escudo que servirá de ‘ponteira’ ao tubo de cravamento’ e fornecerá o nicho de trabalho na frente de escavação. Nesta zona irá trabalhar um operador (mineiro) que escavará o terreno à sua frente alargando em mais 2 cm o diâmetro da tubagem, de forma a deixar uma banda lateral de +/- 1 cm em “volta” do tubo, com a finalidade de reduzir o atrito dos solos com deslocamento da tubagem aquando do cravamento.
Figura 4 – Exemplo de ataque à frente manual

Figura 4 – Exemplo de ataque à frente manual

  • Os terrenos oriundos da escavação são transportados para o exterior em vagonetas, sendo estas puxadas através de uma corda accionada por um guincho pneumático ou no caso de maiores diâmetros em vagonetes automotorizadas.
  • Os materiais são retirados do interior do poço de ataque para o exterior do poço por uma escavadora e depositados em parque temporário, para posterior transporte a vazadouro.
Figura 5 – Vagonete automotorizada

Figura 5 – Vagonete automotorizada

  • São colocados, em paralelo, dois extensores hidráulicos à retaguarda dos tubos a cravar, apoiados contra o muro de reacção (construído na retaguarda do poço) e entre estes (extensores) e a tubagem fica uma ½ lua em chapa que suporta grandes cargas tendo como função distribuir as cargas exercidas pelos extensores hidráulicos por uma superfície homogénea nos tubos de cravamento à sua frente.
Figura 6 – Poço de ataque com escudo, tubo de betão de cravamento, meia lua de distribuição de carga e extensores hidráulicos.

Figura 6 – Poço de ataque com escudo, tubo de betão de cravamento, meia lua de distribuição de
carga e extensores hidráulicos.

  • Os extensores são accionados por uma unidade hidráulica denominada centralina que lhe fornecerá a força necessária, sendo controlada do interior do poço por um operador através de um comando denominado distribuidor.
  • Com este mecanismo os tubos de cravamento estarão sempre em carga, provocando o avanço sucessivo destes em simultâneo com a escavação, mantendo-se assim a escavação segura contra um eventual colapso.
  • No caso de cravamento de tubos de aço, estes são soldados topo-atopo;

Este procedimento é repetido até ao final da escavação.

5º FASE – CONSTRUÇÃO DO POÇO DE RECEPÇÃO

O sistema de abertura do poço de recepção é idêntico ao utilizado na primeira parte do processo de construção do poço de ataque, sendo aplicado o mesmo princípio e sistema.