Cravação de tubos / Microtunel

Cravação de tubos é um método de escavação onde um tubo sendo instalado é usado também como suporte do solo durante a operação de escavação. Neste método, seções de tubo são abaixadas no poço de lançamento e são empurradas para frente usando macacos no poço de lançamento conforme o túnel avança. Na face de escavação, uma variedade de equipamentos e configurações podem ser usados de acordo com as condições do solo e do lençol freático. Em boas condições do solo, um cilindro de aço empurrado à frente das seções de tubo fornece proteção imediata do solo e a face pode permanecer estável o suficiente para escavação manual ou mecânica sem nenhuma medida especial de suporte da face. Em condições de solo mais difíceis, suporte parcial da face ou um sistema de escavação fechado usando lama para suporte da face ou um sistema de equilíbrio de pressão do solo (EPB) podem ser necessários. A diferença chave em relação à escavação convencional é que o suporte lateral do solo para o túnel é fornecido pelos tubos cravados a partir do poço de lançamento, ao invés do suporte do solo do túnel ser instalado logo atrás da face do túnel. Na cravação de tubos, conforme os tubos são deslizados cada vez mais pelo solo, as forças de atrito nos tubos levam a um aumento nas cargas de cravação que devem ser aplicadas. Isso fornece limitações no comprimento de instalações individuais de cravação de tubos que não estão presentes na escavação convencional. No entanto, instalações longas com cravação de tubos são possíveis com os preparativos e equipamentos certos - sendo a instalação única mais longa feita até hoje de 2,5 km para um tubo de diâmetro interno de 3 m na Alemanha.

Microtunelamento é uma forma de instalação de cravação de tubos. É definido como uma operação de cravação de tubos controlada remotamente e guiada, que fornece suporte contínuo à face de escavação aplicando pressão mecânica ou fluida para equilibrar as pressões da água subterrânea e do solo. O suporte na face de escavação é uma característica importante do microtunelamento, distinguindo-o da cravação de tubos tradicional com escudo aberto. O microtunelamento é usado para instalar tubulações sob rodovias, ferrovias, pistas de pouso, portos, rios e áreas ambientalmente sensíveis.

Originalmente, o termo microtunel era usado para descrever a escavação de túneis com diâmetros nos quais uma pessoa não era permitida de entrar (tipicamente menos de 0,9 m ou 1,0 m). O termo agora é usado também para descrever o método (ou seja, não requerendo que uma pessoa entre) ao invés de uma faixa específica de diâmetro. Diferenças regionais ainda existem no uso da terminologia.

A seguinte descrição detalhada é baseada em uma máquina do tipo lama.

Microtunelamento requer poços de entrada e recepção nas extremidades opostas de cada avanço. O processo de microtunelamento é uma operação cíclica de cravação de tubos. Uma máquina de perfuração de microtúnel (MTBM) é empurrada para a terra por macacos hidráulicos montados e alinhados no poço de entrada. Os macacos são então retraídos e as linhas de lama e cabos de controle são desconectados. Um tubo ou revestimento de produto é baixado no poço e inserido entre o quadro de cravação e o MTBM ou tubo previamente cravado. As linhas de lama e as conexões de cabos de energia e controle são feitas, e o tubo e o MTBM são avançados por mais um curso de avanço. Este processo é repetido até que o MTBM alcance o poço de recepção. Após a conclusão do avanço, o MTBM e o equipamento de rastreamento são recuperados e todo o equipamento é removido do oleoduto. A maioria das operações de microtunelamento inclui um sistema hidráulico de cravação para avançar o MTBM e o conjunto de tubos, um sistema de lama em circuito fechado para transportar os detritos escavados, um sistema de limpeza de lama para remover os detritos da água da lama, um sistema de lubrificação para lubrificar a parte externa do conjunto de tubos durante a instalação, um sistema de orientação para fornecer controle de linha e nível, um sistema de alimentação e distribuição elétrica para alimentar o equipamento, um guindaste para içar as seções de tubo no poço de entrada, e vários caminhões e carregadeiras para transportar os detritos para fora do local. Os MTBMs têm uma cabeça de corte rotativa para escavar o material do solo, um cone de trituração para triturar partículas maiores em tamanhos menores para transporte através das linhas de lama, um motor hidráulico ou elétrico para girar a cabeça de corte, uma câmara de mistura de lama pressurizada atrás da cabeça de corte para manter a estabilidade da face, uma unidade de direção articulada com macacos de direção para correções de direção, vários válvulas de controle, medidores de pressão, medidores de fluxo e um sistema de aquisição de dados. Além disso, o MTBM possui câmeras em linha para transmitir informações ao operador e um sistema de alvo para controle de orientação.

Diferentes sistemas de controle de solo e transporte de material podem ser utilizados dependendo das condições do solo, diâmetro da máquina, etc. Sistemas de microtunelamento baseados em rosca helicoidal têm sido utilizados e sistemas de equilíbrio de pressão do solo podem ser substituídos por sistemas de lama em projetos de microtunelamento de maior diâmetro.

Controle preciso da linha e do nível é realizado usando o sistema de orientação e macacos de direção para localizar e guiar o MTBM durante uma perfuração de microtunel. O sistema de orientação geralmente consiste em um laser de referência montado no eixo de cravação, que transmite um feixe para um alvo montado dentro da seção articulada do MTBM. Para projetos de microtunel curvos, sistemas de levantamento giroscópico combinados com sistemas de sensor de nível de água (para alinhamento vertical) podem ser usados. Esses dados e outras informações operacionais são transmitidos por cabos de fio para uma cabine de controle localizada na superfície. As máquinas de microtunel são capazes de contrabalançar independentemente as pressões do solo e hidrostáticas. A pressão do solo é contrabalançada pelo controle cuidadoso das taxas de avanço e de escavação dos materiais de escavação. A pressão da água subterrânea é contrabalançada pelo uso de lama pressurizada na câmara de mistura de solo do MTBM.