Tunnel Boring Machines (TBMs) são equipamentos muito avançados utilizados como uma alternativa para perfuração e detonação em rocha e "escavação mecânica convencional" em solo macio. A construção de túneis mecanizada tem se tornado mais importante com o rápido crescimento e expansão da construção subterrânea nos últimos anos. A Sika oferece uma ampla gama de produtos projetados especificamente para uso com uma variedade de TBMs em todo o processo de construção e escavação de túneis.
Vantagens das TBMs para Construção de Túneis
TBMs reduzem a perturbação na área da escavação, o que as tornam ideais para uso em áreas densamente urbanizadas. Elas também produzem uma parede de túnel suave que reduz o custo do revestimento final. O tempo total de escavação de túneis longos é reduzido de maneira significativa com as TBMs em comparação com os métodos de escavação convencionais.
Uma variedade de TBMs foi introduzida durante as últimas décadas, e elas incluem a Slurry e a Earth Pressure Balance (EPB) para solo macio, Grippers para rochas duras e a Single Shield TBM para construção de túneis em rochas e em outros tipos de solo estáveis sem água subterrânea. Uma forma menor de TBM chamada de microtunnel boring machine é utilizada amplamente para construção de túneis de infraestruturas subterrâneas, pois ela permite a escavação rápida sem a necessidade de perturbar a superfície.
Soluções para Tunnel Boring Machines
Assista ao vídeo a seguir para saber mais sobre sistemas e produtos Sika para TBM
1. Espumas, Polímeros e Aditivos
A injeção de espumas, polímeros e outros aditivos na face de escavação do túnel pode modificar de maneira significativa as características do solo mole, incluindo sua plasticidade, textura e permeabilidade, para tornar o trabalho e o progresso da TBM mais rápido e mais fácil. A seleção do melhor tipo e quantidade de material para esse condicionamento de solo depende da geologia específica e dos equipamentos disponíveis com a TBM.
Soluções Sika para Espumas, Polímeros e Aditivos
Como nem todo solo é ideal para escavação com TBMs, o uso de espumas de condicionamento de solo pode permitir que TBMs do tipo EPB atinjam melhores taxas de avanço, até mesmo em solos heterogêneos contendo cascalho/pedra, areia e água, ou sob outras condições geológicas críticas.
Agentes formadores de espuma da linha Sika® Stabilizer TBM são agentes espumantes e condicionantes líquidos que foram formulados para serem utilizados com máquinas do tipo Earth Pressure Balance (EPB) para modificação das propriedades do solo escavado.
Para atender às expectativas ambientais específicas e tentar reduzir o impacto ecológico do solo condicionado e escavado pela TBM após seu descarte, a Sika está promovendo uma linha alternativa de agentes de espuma da família Sika® Stabilizer TBM, que possui uma formulação adaptada sem glicol. Considerando a geologia do túnel e as condições do local da obra, o uso desses produtos pode refletir um impacto ambiental mais positivo por parte dos agentes espumantes.
Aplicações típicas de polímero Sika no processo de escavação de TBM são para:
- Redução de "pegajosidade"
- Redução da adesão a superfícies metálicas
- Segregação reduzida na câmara de mistura
- Secagem do solo
Polímeros para absorção de água, modificadores de viscosidade ou estabilizadores para espumas da linha Sika® Stabilizer TBM são formulados especialmente para a utilização na construção de túneis com TBM.
Embora as espumas sejam os materiais mais amplamente utilizados, elas não são o único tipo de produtos que podem ser considerados. Produtos adicionais podem ser utilizados para atingir diferentes resultados durante a escavação e progresso da TBM.
A linha Sika® Stabilizer TBM também conta com produtos líquidos especiais como produtos de limpeza de cortadores, agentes antiespumantes ou redutores de fricção.
2. Graxas para a roda de corte
Um dos componentes mais importantes e caros da TBM provavelmente é a roda de corte. Para mantê-lo em boas condições, ele deve ser selado e lubrificado adequadamente. A experiência demonstrou que a maioria das falhas das rodas de corte de TBM está relacionada a uma perda de lubrificação ou à entrada de contaminantes externos. Por esse motivo, é absolutamente essencial ter o sistema operando com produtos de confiança. O Sika® Stabilizer TBM protege a roda de corte do contato com a água, lama, poeira e contaminação com espuma.
Solução Sika de graxas para roda de corte
As graxas da Sika foram especificamente projetadas e desenvolvidas com uma formulação à base de óleo vegetal sem hidrocarbonetos que evita qualquer contaminação de despejo residual e são resistentes às pressões da água e do solo.
O Sika® Stabilizer-2001 TBM é uma graxa para roda de corte de TBMs com uma forte adesão a superfícies metálicas, com uma resistência extremamente alta a lavagem por água. Ela também possui boas propriedades de lubrificação e bombeamento.
3. Graxas para as escovas
As graxas para vedação das escovas são injetadas entre as linhas de escovas no vão entre os segmentos de revestimento e a carcaça para evitar a entrada de água, solo e backfilling grout na TBM. Os Sika® Stabilizers são projetados especificamente para serem seguros para uso em áreas urbanas e em qualquer lugar onde a água subterrânea possa entrar em contato com escavações da TBM para evitar a poluição do meio ambiente.
Soluções Sika de graxas para escovas
As graxas Sika foram especificamente projetadas e desenvolvidas com uma formulação especial que evita qualquer contaminação de despejo residual e são resistentes à água e à pressão do solo.
Na linha Sika® Stabilizer TBM, a Sika conta com diferentes tipos de graxas para o primeiro preenchimento e para serem utilizados durante o avanço das máquinas blindadas de perfuração de túnel. As graxas são utilizadas para preencher o espaço entre a máquina e os segmentos pré-fabricados de concreto.
4. Injeções
A Sika fornece uma ampla gama de produtos de injeção que são utilizados com TBMs para diferentes aplicações, incluindo consolidação do solo, estabilização de rochas, interrupção de ingresso de água, vedação e impermeabilização permanente, além do preenchimento de vaziose cavidades etc.
Soluções da Sika para Injeções
O ingresso e lavagem por água com o desenvolvimento de cavidades não controladas apresentam um risco à segurança e custos possivelmente maiores para TBMs de rochas duras e gripper. As tecnologias de injeção SikaFix® são altamente eficientes na solução desses problemas, uma vez que o material curado é facilmente cortado pela TBM. O desempenho não é alterado na presença de água.
SikaFix® 301 Esta é uma resina de injeção de três componentes com base em acrilato, desenvolvida especialmente para penetrar e consolidar estruturas de baixa permeabilidade. O SikaFix®-301 possui uma consistência quase como à da água e, portanto, penetra em estruturas preenchidas com rocha e areia de maneira rápida e muito eficiente. O tempo de reação da resina pode ser ajustado de 2 a 15 minutos dependendo da aplicação e das distâncias de penetração necessárias.
SikaFix® 501 Esta é uma resina de silicato, bicomponente com um alto fator de espuma de cerca de 30 vezes (o tempo de reação é de aproximadamente 15 segundos). O produto vira espuma com ou sem a presença de água. Outra vantagem importante para TBMs com esse produto é a natureza cortável da espuma curada, uma vez que a espuma PU adere ao cabeçote de corte da TBM. O SikaFix®-501 também exibe um excelente custo benefício em comparação com outros produtos de pré-injeção para TBM e é amplamente utilizado para estabilizar geologias fraturadas com um alto teor de vazios ou cavidades.
SikaFix® 601 SikaFix® 601 Esta é uma resina de silicato, bicomponente com um curto tempo de reação (cerca de 40 segundos), que cura como uma resina sólida de alta resistência sem o desenvolvimento de qualquer espuma. Ela também possui uma excelente adesão, mesmo em superfícies úmidas, portanto o SikaFix®-601 é frequentemente utilizado para consolidações exigentes de rochas e para controle de detonação nos túneis. O produto também está disponível em consistência tixotrópica para uso em aplicações suspensas e em injeção de tirantes autoperfurantes.
5. Reparação e Adesivo para Correia Transportadora
As indústrias de túneis e mineração estão entre os maiores setores industriais no mundo em que os sistemas de correia transportadora de borracha são amplamente utilizados. A experiência da Sika pode fornecer opções econômicas superiores para a fixação e reparação de correias transportadoras e componentes para diversas aplicações.
Soluções Sika para Reparação e Fixação de Correia Transportadora
O SikaBond® R&B-100 é ideal para reparos rápidos com um rápido retorno ao serviço das correias transportadoras.
SikaBond® R&B-100 SikaBond® R&B-100 Este sistema com base em resina sintética elastomérica, bicomponente e de alto desempenho foi especialmente projetado para o reparo de correias transportadoras de borracha reforçadas com aço e tecido. O material é principalmente utilizado para corrigir danos não estruturais comuns como furos, cortes e bordas rasgadas causados pelas rochas. Isso amplia significativamente a vida útil da correia transportadora. Quando aplicado, ele cura e desenvolve propriedades mecânicas incríveis em um substrato bem preparado.
A vulcanização da borracha é demorada e também pode ser um negócio caro com muito know-how especial e ferramentas envolvidos. A Sika é uma das poucas empresas com conhecimento patenteado nesse campo, além de um alcance global para fornecer adesivos de fixação de borracha incríveis.
Os SikaBond® R&B-200/210 são sistemas de adesivos flexíveis de cura rápida projetados para substituir fixações mecânicas, como rebites, parafusos ou soldas, bem como a vulcanização a quente em si. Eles também são adequados para fixação em e/ou entre muitos outros materiais como borracha, incluindo metais, plásticos duros, vidros, madeira etc.Renderização de ilustração da reparação de correia transportadora de TBM na construção de túneis
6. Backfilling Grouts
A Sika está ativamente envolvida em todo o mundo em muitos projetos de construção de túneis, fornecendo uma ampla gama de produtos para backfilling de TBMs de acordo com os requisitos específicos de cada projeto.
Soluções da Sika para Backfilling Grouts
A escavação com TBMs do tipo shield (blindados) significa que os segmentos de concreto pré-fabricado são instalados para formar o túnel e um espaço anular permanece entre esses segmentos e o solo. O preenchimento desse espaço é um requisito muito importante, pois ele garante o contato homogêneo com o solo, transfere a carga do backu-up da TBM e também pode ajudar a impermeabilizar o túnel.
Diferentes tipos de materiais de preenchimento foram desenvolvidos: argamassa de pegahidráulica e grout bicomponente. A Sika oferece uma linha completa de estabilizadores e retardadores para preparar o backfilling grout:
SikaTard®
Sika® ViscoCrete®
SikaFume®
Plastiment®
A injeção de grout bicomponente é preparada misturando água/cimento, bentonita e um retardador (componente A) com um acelerador (componente B). Eles são misturados logo antes de o componente A ser injetado pela couraça e se transformam de um líquido cremoso para um gel em cerca de 10 a 20 segundos. A mistura final possui uma resistência à compressão comparável à do solo ao redor e pode preencher todos os espaços e vazios antes de se assentar e endurecer.
Para a fluidez requerida e os efeitos de pega retardada, os produtos Sika-Tard® e Plastiment® da Sika são utilizados.
Os aceleradores SikaSet® ou Sigunit® são então utilizados para controlar o processo e o tempo de pega e de endurecimento.
7. Aditivos para Concreto Projetado ou Segmentos de Concreto
Um dos ingredientes mais importantes no concreto durável e de alto desempenho produzido hoje em dia são os aditivos para concreto. Os aditivos para concreto são produtos químicos ou naturais adicionados durante a mistura do concreto para aprimorar propriedades específicas do concreto fresco e/ou endurecido, como trabalhabilidade, durabilidade ou resistência inicial e final.
Soluções Sika para Concreto Projetado ou Segmentos de Concreto
As unidades de concreto projetado modernas utilizam uma tecnologia moderna de manuseio de materiais, bem como tecnologias de concreto como a química de aditivos. As demandas crescentes de economia e proteção da saúde e meio ambiente fazem com que o concreto projetado esteja em contínuo desenvolvimento nos últimos anos.
Sika® ViscoCrete® Produtos utilizados para reduzir a demanda de água do concreto, controle de trabalhabilidade e aumento da durabilidade do concreto projetado. O desenvolvimento da resistência é influenciado de maneira positiva pela dupla ação do efeito superplastificante e de aceleração.
SikaTard® Aditivos desenvolvidos para regular a hidratação do concreto projetado, o que permite um tempo de trabalhabilidade estendido, para que a projeção contínua com misturas frescas possa continuar sem dificuldade por períodos de tempo definidos conforme necessário.
Sika® Shot Aceleradores são utilizados, por exemplo, em aplicações de concreto projetado como trabalhos de impermeabilização, reparação ou proteção contra incêndios. Estes podem ser produzidos como argamassas prontas para o uso que oferecem flexibilidade no local uma vez que os materiais podem ser armazenados por períodos relativamente longos e projetados com máquinas relativamente pequenas.
Sigunit® Uma linha completa de aceleradores alcalinos e não alcalinos para concreto projetado que oferecem um rápido desenvolvimento de resistência de acordo com as curvas J1, J2 e J3 necessárias.
Na construção moderna de TBMs, o revestimento permanente do túnel é produzido com segmentos de concreto pré-fabricados. Esse tipo de concreto normalmente exige soluções inovadoras para a dosagem.
Concreto para revestimentos internos
O volume do concreto que é necessário para o revestimento interno de túneis é muito grande, portanto, a economia é um aspecto significativo. O concreto deve fluir facilmente para que ele possa ser lançado nas formas, ele não deve exsudar ou segregar e, para garantir uma rápida produção e ciclo de formas, ele deve fornecer uma alta resistência inicial.
Os requisitos de consistência, estabilidade e resistência inicial são controlados pelo uso da tecnologia Sika® ViscoCrete®. Outros aditivos Sika também são utilizados e adicionados para atender a demandas específicas como Sikament® e SikaPlast®. Se for necessário um retardo – SikaTard®, para incorporação de ar – Sika®Aer. SikaFume® Micro Silica aumenta a densidade da mistura levando a uma maior resistência à compressão e uma durabilidade ainda maior.
Segmentos de concreto
Durante a produção de segmentos de concreto para túneis, é importante que o concreto possa ser lançado sem a formação de vazios ou bicheiras. A mistura também deve ter uma alta resistência inicial para reduzir o tempo de cura e de desforma dos segmentos o mais rápido possível. Com um alto efeito plastificante, uma baixa relação água/cimento pode ser obtida, o que resultará em maiores resistências iniciais e maior durabilidade. Após poucas horas, o concreto deve ter uma resistência suficiente.
Para atender a esses requisitos, aditivos especiais foram desenvolvidos usando a tecnologia Sika® ViscoCrete®. Desmoldantes Sika® Separol® são utilizados para garantir a fácil desforma e superfícies de concreto aprimoradas. Em algumas condições, os segmentos que formam o revestimento permanente podem estar expostos a influências agressivas, por exemplo, à água subterrânea, o Sikagard®-65 WN é um revestimento de epóxi disperso em água projetado para fornecer um alto nível de proteção.
8. Máquinas de Rotor e Lanças de Projeção
A Aliva® Equipment é uma divisão da Sika AG na Suíça. Por mais de meio século, a Aliva® tem estado ativa no campo de concreto projetado como uma especialista no projeto e fabricação de máquinas de projeção giratórias robustas e flexíveis, bombas de concreto, unidades de dosagem, lanças de projeção telescópicas e sistemas especiais de projeção de concreto para TBMs.
Soluções Sika para Máquinas de Rotor e Lanças de Projeção
Ao transportar por meio de um rotor, o material é transportado via ar pressurizado pelo processo de fluxo aerado para o bico de projeção, onde ele é misturado com água e qualquer aditivo (por exemplo, aceleradores) pode ser adicionado. Essas máquinas Aliva possuem placas de vedação feitas de um aço especial e um sistema de lubrificação automático que reduz o desgaste, portanto, também o tempo de inatividade e os custos operacionais.
Aliva®-267 Esta máquina de rotor é ideal para o processo via seca e úmida de concreto projetado. Sua construção modular é adequada para ambos. Com seu rendimento de 4 a 21 m³/h, ela é adequada para TBMs, sistemas temporários de suporte de poço em mineração, estabilização de taludes e estabilização de rocha.
A Aliva® definiu novos padrões com a produção de equipamentos específicos para os clientes de construção de túneis, em particular com o robô de concreto projetado Aliva (AL-302) e o equipamento Aliva para Backfilling grout (AL-267) para TBMs.
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