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No que se refere ao sistema de injeção, o processo pode ser executado de três formas distintas, a saber: fase ou estágio único de injeção, injeção mais um estágio (reinjeção) e estágios múltiplos. Em seguida aborda-se estes métodos:

a) O estágio único: é o procedimento comum para o caso de tirantes projetados para atender baixa carga de solicitação e pode ser realizado pelo simples preenchimento do furo por gravidade ou com aplicação de alguma pressão. O estágio único compreende então a injeção apenas da bainha.

A injeção em uma única fase por gravidade caracteriza-se pela formação de um bulbo de diâmetro uniforme, adquirindo a forma do furo perfurado, preenchido com calda ao longo de um eixo reto. Esta solução adequa-se a maciços rochosos e a solos argilosos duros a muito duros com boa capacidade de suporte, na qual a aplicação de pressão durante a injeção não implica no aumento do bulbo ou na melhoria da aderência na interface entre o maciço e o bulbo. Geralmente, o preenchimento do furo com a calada cimento ocorre logo após a perfuração, antes mesmo da instalação do tirante.

No caso de injeção por pressão em apenas uma fase, o envolto de calada cimento da ancoragem é construída com pressões baixas, inferiores a 1 MPa que geram um pequeno alargamento do furo e provoca o escoamento da calda sob o efeito das pressões de injeção através dos poros e fraturas naturais do maciço (Carvalho, 2009). Na prática, o furo é encamisado e a perfuração é realizada por meio de trado rotativo e à medida em que a camisa é retirada injeta-se a calda sob pressão até envolver todo o bulbo de ancoragem. Este método pode ser aplicado em ancoragens de maciços compostos por rochas brandas fissuradas e aluviões granulares para o preenchimento dos poros. Existem ainda empresas que aplicam esta técnica também em solos granulares finos.

b) Injeção mais um estágio ou reinjeção: é a injeção da bainha acrescida de um estágio de injeção sobre pressão. Nas ancoragens em que os bulbos foram realizados pelo processo de injeção mais um estágio é frequente aplicar pressões durante as reinjeções para que esta provoque a abertura de fissuras na bainha necessárias para

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que o fluido aglutinante flua e forme o bulbo de ancoragem. As reinjeções, na maioria das vezes, realizam-se com um sistema de tubos de injeção com válvulas manchetes que são acionadas por um obturador.

O processo de reinjeção geralmente ocorre 12 a 24 horas após a execução da bainha, dependendo do cimento utilizado, pois depois deste período tem-se a garantia que a calda cimento já está rígida. Porém, não é correto realizar a reinjeção após a cura da bainha, uma vez que não é confiável que as válvulas manchetes irão abrir novamente.

c) Injeção em estágios múltiplos: as ancoragens executadas pelo processo de múltiplos estágios de injeção são montadas com um tubo com válvulas de injeção, instalado simultaneamente com a ancoragem. As válvulas tipo manchete localizam-se no comprimento do trecho de ancoragem e permitem a aplicação de injeções adicionais a altas pressões sejam realizadas após a pega das caldas injetadas anteriormente. Desta forma, a injeção é realizada a partir de um obturador que quando posicionado em uma determinada válvula, injeta-se o fluido aglutinante.

As pressões elevadas provocam a abertura das válvulas que vão gerar fissuração na coluna de calda existente na seção onde estas válvulas se localizam, permitindo que a calda adicional penetre e (ou) consolide o terreno envolvente (PTI, 1996 apud Carvalho, 2009). As válvulas abrem apenas com pressões superiores a 1 MPa, fechando-se quando reduzida a pressão, para evitar o refluxo (Carvalho, 2009). Outra forma de injeção com múltiplos estágios é a não utilização de obturador para isolar as válvulas, porém neste caso não há um controle da calda injetada sobre a válvula aberta. Após cada estágio de injeção o tubo é lavado com água injetada a baixas pressões, de forma que as válvulas permaneçam fechadas e o caminho dentro do tubo fique livre para as injeções posteriores.

De acordo com Souza (2001), o sistema de injeção com obturador duplo e com controle de injeção de nata cimento por válvula manchete e em fases sucessivas, normalmente com pressões elevadas e crescentes durante cada estágio de injeção, possibilita, dependendo das características do terreno, executar bulbos com diâmetro médio maior que o diâmetro perfurado e com grande melhoria das características de deformabilidade

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e de resistência do solo adjacente. Além disso, garante-se com maior acurácia a uniformidade do bulbo.

A multiplicidade de injeções com pressões elevadas obriga as partículas cimentícias a penetrar nas irregularidades do maciço, produzindo uma expansão da seção do bulbo de ancoragem. Neste caso, a geometria do bulbo de ancoragem pode adquirir um aspecto de raiz concretizado uma forma com dimensões além do diâmetro do furo.

Nas ancoragens com injeções executadas com múltiplos estágios, entende-se que para execução deste foi realizado um ensaio ou estudo para verificação da real necessidade de vários estágios de injeção pois, dependo do tipo de solo as reinjeções não caracterizam fundamentalmente o aumento da capacidade de carga. Neste contexto, surgiu a definição do grau de injetabilidade dos solos que se trata da magnitude da influência da injeção na melhoria das propriedades mecânicas dos solos. A Tabela 2.2 apresenta de acordo com Souza (2001), o grau de injetabilidade de determinados dos solos sob a influência do sistema de injeção em fases sucessivas (ancoragens reinjetáveis).

Tabela 2.2 – Grau de injetabilidade de solos (Adaptado de Souza, 2001)

Tipo de solo Compacidade ou

consistência

Grau de injetabilidade parcial

Grau de injetabilidade global Aumento do diâmetro do bulbo Aumento da tensão normal Tratamento do solo Areia média e

grossa Fofa Alto Baixo Alto Alto

Areia média e

grossa Compacta Baixo Alto Médio Médio

Areia fina Fofa Alto Baixo Médio Médio

Areia fina Compacta Baixo Alto Baixo Baixo

Argila Mole à media Alto Baixo Médio Médio

Argila Rija a Dura Baixo Alto Baixo Baixo

Silte Fofo Alto Baixo Médio Médio

Silte Compacto Baixo Alto Baixo Baixo

Interpretando a Tabela 2.2, pode-se concluir que para ancoragens executadas em areias fofas a utilização de um maior número de estágios de injeção da calda de cimento tem uma grande influência positiva sobre as características de resistência do solo, ao

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contrário do que ocorre na argila com consistência rija a dura. Nos solos com alto grau de injetabilidade, os bulbos das ancoragens podem ser dimensionados com menores comprimentos, porém o sistema de injeção pode ser indicado com maior número de estágios de injeção ao contrário dos solos com baixo grau de injetabilidade. Segundo Porto (2015), cada sistema de injeção possui as suas peculiaridades, que muitas vezes ficam a cargo da experiência das empreiteiras.