Índice
1. Rebaixamento por Poços
1.1. Rebaixamento com Bombas Submersas
1.2. Rebaixamento à Vácuo
1.3. Rebaixamento por Injetores
2. Rebaixamento po Ponteiras Filtrantes
3. Norma
4. Equipe de trabalho
1. Rebaixamento por Poços
Rebaixamento por poços é um sistema para se retirar água do subsolo de forma induzida, portanto não gravitacional, através de poços com diâmetros bem pequenos. Esta técnica é utilizada para profundidades usuais entre 5 e 30 metros.
Três sistemas serão abordados:
Rebaixamento por bombas submersas,
Rebaixamento à Vácuo
Rebaixamento por Injetores ou ejetores.
1.1. Rebaixamento com bombas submersas
Este sistema prevê a instalação de bombas de múltiplos estágios internamente a
cada poço, em sua extremidade inferior, retirando individualmente a água do
subsolo.
Os poços para instalação de bombas submersas são perfurados com diâmetros
entre 200 e 400 mm. O espaço entre os furos é de 3 a 10 m. Em geral, os poços
são executados por perfuratrizes que empregam circulação direta. Dependendo
da estabilidade da parede, o furo pode ser revestido ou não.
A circulação direta se dá pela injeção da água no tubo de revestimento provisório, em cuja extremidade existe uma sapata de perfuração, que tem por finalidade desagregar o solo. Após circular pela sapata de perfuração, a água sobe pelo espaço compreendido entre a face externa do revestimento e a parede do furo, transportando o material desagregado.
Após perfurar os poços, coloca-se no interior de cada furo um tubo para drenagem com diâmetro entre 100 e 150 mm. Estes tubos são lisos no seu trecho superior e drenantes no trecho inferior, abrangendo a região por onde a água flui com ranhuras que compõem o sistema de filtros.
O trecho ranhurado, também chamado de tubo filtro, pode ser de PVC geomecânico, dotado de ranhuras verticais e horizontais, ou então metálicos com ranhuras verticais
envoltas por tela.
O espaço anelar compreendido entre o tubo e o revestimento é preenchido com
o pré-filtro, que é composto de areia ou pedrisco com granulometria apropriada.
Estes materiais são colocados à medida que o revestimento é retirado do furo. A
extremidade superior do poço é selada com solo-cimento ou bentonita.
A abertura das ranhuras e da tela não deve permitir a passagem do pré-filtro. A parte lisa do tubo é denominada de revestimento do poço.
Depois de concluídas estas operações, uma bomba de múltiplos estágios é
instalada no interior do tubo. Por meio de tubulação a água é removida para
superfície, trabalhando cada poço individualmente.
A instalação é complementada por painel de controle que liga e desliga o
sistema em função do volume de água removido (fig.1). Para evitar interrupções
no processo de bombeamento, considere a manutenção de uma bomba reserva na
obra, ou então avalie previamente o risco para eventuais paralisações do sistema.
1.2. Rebaixamento à vácuo
O rebaixamento por ponteiras a vácuo, ou well point, é um sistema para se retirar
água do subsolo de forma induzida, portanto não gravitacional, através de poços com diâmetros bem pequenos. Esta técnica é utilizada para profundidades de até 5 metros.
As ponteiras são cravadas com jato d’água, no caso de areias ou colocadas em
perfurações. Estas são conectadas a um coletor, que por sua vez é ligado a uma
bomba de vácuo. Esta bomba produz vácuo, que cria condições para o fluxo d’água do
subsolo subir à superfície e chegar a um reservatório fechado (fig.2).
A água armazenada é retirada da obra por bombas de recalque especialmente acopladas ao reservatório. As duas bombas e o reservatório d’água, instalados num único chassi, formam o conjunto de rebaixamento a vácuo.
O diâmetro dos furos varia entre 100 e 150 mm, usualmente é de 100 mm, e o
espaçamento entre eles varia entre 0,5 e 2 metros, dependendo da natureza do solo
e do volume de água a ser bombeado. Em geral, os furos são executados por perfuratrizes com circulação direta.
De acordo com a estabilidade da parede, o furo pode ser revestido ou não. A circulação direta se dá pela injeção de água no tubo de revestimento provisório, em cuja extremidade existe uma sapata de perfuração, que tem por finalidade desagregar o solo.
Depois de circular pela sapata de perfuração, a água sobe pelo espaço compreendido entre a face externa do revestimento e a parede do furo, transportando o material desagregado.
Depois, a ponteira é instalada no interior do furo. Imediatamente após a instalação, lança-se o pré-filtro, entre a ponteira e a parede do poço. O pré-filtro é constituído de areia ou pedriscos com granulometria apropriada. Na extremidade superior do poço, o pré-filtro é substituído por um selo de solo-cimento ou de bentonita.
Normalmente, o conjunto de ponteiras circunscreve a área cujo lençol deve ser rebaixado.
Pode-se optar ainda por ponteiras injetadas, assim denominadas pois são instaladas por meio de escavação a jato d’água, que é feita com bombas de alta capacidade de vazão e pressão. O emprego deste processo é indicado somente para o rebaixamento em solos constituídos basicamente por areias e argilas muito moles. Este tipo de ponteira é de metal e tem uma válvula especial em sua extremidade inferior (figura 3).
As ponteiras são ligadas à superfície por tubos denominados de subida ou de sucção. Estes tubos, confeccionados de material e em diâmetro idênticos ao das ponteiras, destinam-se a promover o acoplamento aos coletores, que serão conectados ao conjunto de bombas a vácuo e centrífuga.
O segmento drenante das ponteiras fica na extremidade inferior e tem diâmetro entre 38 e 50 mm, com comprimentos que variam de 0,3 a 1 metro. Na maioria dos casos são de 0,5 m. São produzidos com tubos de PVC perfurados e entelados ou com aço galvanizado.
O comprimento dos tubos de subida ou de sucção deve ser o suficiente para que as ponteiras fiquem submersas pelo menos 0,5 metro no lençol freático rebaixado, e permita que estes tubos sejam acoplados aos coletores posicionados na superfície do terreno. Os coletores são feitos com tubos de aço galvanizado ou de PVC, com diâmetros entre 100 e 150 mm.
A conexão entre as ponteiras e os adaptadores do coletor é feita por meio ou de mangueiras plásticas flexíveis especiais ou por segmentos de tubos e cotovelos. Com o objetivo de minimizar a perda de carga hidráulica, deve ser instalado, de preferência em um ponto central da rede coletora, um conjunto de rebaixamento, cuja potência total dos
motores deve variar entre 15 e 20 HP.
Para evitar interrupções no processo de bombeamento da água, considere manter bomba reserva, ou então avalie previamente o risco de eventuais paralisações do sistema.
As vantagens na opção por este método de rebaixamento são: simplicidade do sistema; baixo custo e rapidez na instalação.
Já sua desvantagem está no limite do rebaixamento. Em condições excepcionais, como as encontradas em solos permeáveis e ao nível do mar, é possível se obter um rebaixamento próximo a 6 metros. Já em solos menos permeáveis, como os de areias siltosas ou de areias argilosas, chega-se a um rebaixamento entre 4 e 5 metros.
Quando há espaço suficiente em planta, é possível o emprego de dois ou mais estágios de ponteiras. Isto permite ultrapassar os limites de altura em tantos metros quantos forem necessários.
Cada estágio inferior opera a partir do lençol freático rebaixado pelo estágio superior. Cada bomba a vácuo tem capacidade para operar cerca de 40 ponteiras.
1.3. Rebaixamento por Injetores ou ejetores
Por este sistema, se força a circulação da água através de um bocal previamente conformado para reproduzir um tubo do tipo Venturi, chamado injetor. Este injetor é instalado na extremidade inferior do poço individual. Atualmente sua aplicação tem sido muito reduzida com bombas submersas. Isto deve a dois fatores principais: o grande barateamento das bombas submersas e a grande complexidade de sua montagem e
operação.
O sistema funciona como um circuito semifechado, no qual a água é impulsionada por bomba centrífuga através de uma tubulação horizontal geral de injeção.
Esta tubulação dispõe de saídas para os poços individuais que, por meio de tubos de PVC para injeção, com diâmetros de 25 ou 32 mm, levam a água até o injetor posicionado no fundo do poço.
A água inicialmente injetada, depois de passar pelo injetor, é acrescida da água aspirada, que sobe por um tubo de retorno de 32 ou 40 mm até a superfície e daí segue, pela tubulação geral coletora horizontal, para o tubo de descarga acoplado à caixa d’água.
Os poços injetores são perfurados com diâmetros entre 200 e 400 mm. O espaço entre os furos é de 3 a 10 m. Em geral, os poços são executados por perfuratrizes que empregam circulação direta. Dependendo da estabilidade da parede, o furo pode ser revestido ou não.
A circulação direta se dá pela injeção da água no tubo de revestimento provisório, em cuja extremidade existe uma sapata de perfuração, que tem por finalidade desagregar o solo. Após circular pela sapata de perfuração, a água sobe pelo espaço compreendido entre a face externa do revestimento e a parede do furo, transportando o material desagregado.
Após perfurar os poços, coloca-se no interior de cada furo um tubo para drenagem com diâmetro entre 100 e 150 mm. Estes tubos são lisos no seu trecho superior e drenantes no trecho inferior, abrangendo a região por onde a água flui com ranhuras que compõem o sistema de filtros.
O trecho ranhurado, também chamado de tubo filtro, pode ser de PVC geomecânico, dotado de ranhuras verticais e horizontais, ou então metálicos com ranhuras verticais envoltas por tela.
O espaço anelar compreendido entre o tubo e o revestimento é preenchido com o pré-filtro, que é composto de areia ou pedrisco com granulometria apropriada. Estes materiais são colocados à medida que o revestimento é retirado do furo. A extremidade superior do poço é selada com solo-cimento ou bentonita.
A abertura das ranhuras e da tela não deve permitir a passagem do pré-filtro. A parte lisa do tubo é denominada de revestimento do poço.
Depois de concluídas estas operações, os tubos injetores com o bico venturi instalado em sua extremidade inferior (fig.5) e coletores verticais são colocados no interior dos poços. A seguir, eles são conectados aos tubos horizontais, coletores e de injeção, que podem ter dimensão de 100 ou 150 mm.
A instalação é complementada pelo acoplamento de bomba centrífuga de 15 HP ao tubo de injeção, que promoverá a circulação forçada da água pelo circuito (fig.4). Para evitar interrupções no processo de bombeamento, considere a manutenção de uma bomba reserva na obra, ou então avalie previamente o risco para eventuais paralisações do sistema.
Cada uma das bombas opera usualmente cerca de seis destes poços.
2. Rebaixamento com Ponteiras Filtrantes
O sistema de rebaixamento com Ponteiras Filtrantes consiste:
Na cravação de ponteiras filtrantes, do tipo “Well-Points”, colocadas no interior de poços de pequeno diâmetro ao longo de cada lado das valas;
Na instalação de tubos coletores de passagem do fluído captado pelas ponteiras;
Na instalação de um sistema composto de bomba de vácuo, cilindro receptor e bomba centrífuga.
Este sistema trata-se de um conjunto de ponteiras, pouco espaçadas entre si, geralmente ligadas por uma única tubulação a um sistema de sucção que deve comprovar eficiência.
O sistema “WELL-POINT”, consiste na colocação de ponteira filtrante em profundidade adequada no lençol d’água para levá-lo à um nível inferior à zona mais profunda da escavação, evitando-se assim, o colapso dos taludes das valas encharcadas.
Deve ser garantida a realização do trabalho a seco, sem ocorrência de carreamento de material para dentro das valas, deixando o solo coeso e com as mesmas características primitivas de resistência.
Os lances de 100m de valas são os mais econômicos para rebaixamento de lençol, com profundidade máxima em torno de 5m, para um conjunto bem dimensionado.
As ponteiras serão cravadas dos dois lados da vala, através de jateamento direto de água utilizando-se bomba de alta pressão ou por perfuração rotativa, a depender das características do solo local.
Em certos casos torna-se necessário a utilização a execução de um pré-filtro, que consiste na cravação de tubos de PVC , encamisando as ponteiras, que, no caso, ficam revestidas com cascalho ou brita e areia grossa lavada, devendo ficar as ponteiras 30 cm acima do início do encanamento. Essa solução pode ser adotada para melhorar o rendimento do conjunto de rebaixamento devido a presença de estratos de argila ou solo de baixa permeabilidade.
O funcionamento do sistema só pode ser desativado quando concluído o assentamento e garantido sua fixação através do reaterro, a fim de evitar o levantamento dos tubos.
O rebaixamento poderá ser realizado em um único estágio ou em vários estágios, a depender da profundidade das escavações no local das obras.
Utiliza-se mais de um estágio, para os rebaixamentos de lençol freático em escavações com profundidades superiores ao alcançe vertical da ponteira, que equivale a aproximadamente 5,00m. Considerando nesta especificação, o rebaixamento em estágio simples e estágio duplo.
O rebaixamento em duplo estágio significa que o 1o conjunto instalado na superfície do terreno natural, rebaixa o lençol freático até determinada altura do nível original. O 2o conjunto do 2o estágio; inclusive a tubulação, são colocadas tão abaixo do primeiro conjunto quanto possível. O 3o estágio, se necessário for, terá o mesmo procedimento. O bombeamento contínuo do 2o estágio pode drenar o solo nas adjacências das ponteiras deixando-o seco, ficando paralisado o funcionamento do 1o estágio.
Geralmente, quando há necessidade de instalação de um sistema de duplo estágio, as escavações das valas são ampliadas no sentido horizontal, permitindo a formação de uma berma na altura intermediária da vala, para o assentamento do 2º conjunto, sem angariar prejuízos nas dimensões internas da vala que se quer esgotar.
O nível de rebaixamento deverá ser no mínimo 30 cm abaixo da fundação da obra e deverá ser controlado por piezômetros convenientemente instalados.
A seqüência de instalação de um sistema de rebaixamento, após definido o dimensionamento preliminar, é a seguinte:
retirada de pavimentação, se houver;
cravação do tubo piezométrico;
após o equilíbrio do lençol verifica-se o nível do lençol no tubo piezométrico (indicador) e o nível da fundação da obra, obtendo-se desta forma a necessidade de rebaixamento;
cravação das ponteiras filtrantes através de jateamento de água sob pressão (caminhão pipa ou reservatório, bomba, mangueira flexível e tubo de cravação) ou através de perfuração rotativa;
instalação do coletor geral ou barrilete geral ao qual as ponteiras filtrantes são interligadas através de mangotes flexíveis e transparentes;
instalação do conjunto de rebaixamento ao qual o barrilete é interligado;
início de operação do sistema;
verificação visual do eficiente funcionamento de todas as ponteiras.
O rebaixamento deve ser iniciado aproximadamente três horas antes do começo dos trabalhos.
3. Normas
Não existe norma da ABNT, recomendamos o livro Rebaixamento Temporário de Aquíferos (2007) pela Oficina de Textos, de Urbano Rodriguez Alonso.
4. Equipe de trabalho
Encarregado geral de serviços
a) Verifica: condições para entrada e movimentação de equipamentos no canteiro da obra; descarregamento de equipamentos, utensílios e ferramentas; e implantação geral da obra.
b) Verifica a programação de execução (sequência executiva) de acordo com
características da obra e necessidades do cliente.
c) Coordena o DDS (diálogo diário de segurança) antes do início das atividades do dia e instrui em relação à segurança durante a execução dos serviços.
d) Coordena locação, verticalidade e instalação do equipamento de perfuração e das ponteiras.
e) Orienta em relação aos procedimentos de perfuração, de lavagem e de instalação do pré-filtro, quando necessário.
f) Verifica condições da rede coletora de maneira a permitir o livre trânsito dos equipamentos e do pessoal na obra.
g) Mantém contato com o representante do cliente no campo, com relação às solicitações e providências para a continuidade normal da obra.
Operador de perfuratriz
a) Movimenta o equipamento de acordo com a sequência executiva.
b) Instala o equipamento no furo, observando locação e verticalidade.
c) Verifica quantidade e tamanho dos tubos ou organiza e quantifica a instalação das hastes de perfuração com jato d’água, para acompanhar a profundidade perfurada.
d) Detecta mudanças de camadas do solo à medida que a perfuração avança.
e) Detecta eventuais perdas d’água durante a perfuração.
f) Orienta os auxiliares de perfuração quanto à utilização do ferramental necessário.
g) Promove a eventual instalação do préfiltro e da ponteira.
Operador de conjunto de rebaixamento
a) Instala rede coletora e bombas.
b) Mantém o sistema ativo, corrigindo falhas na operação das ponteiras.
Auxiliar geral
a) Auxilia os especialistas nas atividades principais.
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