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Земляные работы

Ficha Tecnológica: Reaterro, nivelamento e compactação de solo em vala com galeria técnica

Esta ficha tecnológica regulamenta os métodos profissionais de reaterro em camadas, nivelamento e compactação de solos não coesivos e coesivos em valas com até 3 m de profundidade, com galeria técnica instalada de 1,8 x 1,9 m de seção transversal. O documento foi adaptado para aplicação em projetos internacionais e contém requisitos rigorosos de mecanização, controle de qualidade (grau de compactação alvo de até 0,98) e organização do trabalho.

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Materiais

Solo não coesivo do grupo I (areia fina/média, umidade ótima ±20%)
Solo coesivo do grupo II (argilas siltosas, argila, umidade ótima ±10%)
Areia limpa (para assentamento de redes de cabos e tubos-camisa, fração 0,5–2,0 mm)
Sementes de gramíneas (Poa pratensis, Festuca rubra) para recuperação paisagística
Combustíveis e lubrificantes (óleo diesel, óleo hidráulico, graxas lubrificantes)

Equipamentos

Escavadeira hidráulica de nivelamento com lança telescópica (raio de escavação até 6,8 m, caçamba de 0,63 m³)
Trator de esteiras (bulldozer) com peso operacional de 7–10 t (largura da lâmina 2,5–2,6 m)
Caminhão basculante com capacidade de carga de 4,5–10 t (volume da caçamba de 3–8 m³)
Placa vibratória reversível de classe pesada (massa 200–400 kg, produtividade de até 750 m²/h)
Compactador de percussão (sapo) elétrico ou a gasolina (produtividade em torno de 50 m²/h)
Rompedor hidráulico acoplado com placa compactadora para escavadeira
Rolo compactador vibratório de solo autopropelido (peso operacional 6–15 t)
Penetrômetro dinâmico ou conjunto de anéis volumétricos para controle da densidade do solo

1. Disposições gerais e âmbito de aplicação

A ficha tecnológica foi desenvolvida para a execução de trabalhos de terraplenagem em uma frente de trabalho típica com 50 m de comprimento. O objeto é uma vala com profundidade de até 3 m, na qual está montada uma galeria técnica com dimensões de 1,8 m (largura) por 1,9 m (altura). Os trabalhos são executados utilizando solos coesivos (argila, argilas siltosas) e não coesivos (areia, areias argilosas), mantendo a sua umidade natural ótima. Antes do início do reaterro, todas as estruturas subterrâneas devem passar por um procedimento de aceitação técnica, testes de impermeabilização e controle topográfico, com a assinatura dos respectivos termos de recebimento de serviços ocultos.

O reaterro de valas para redes de serviços subterrâneos deve ser executado estritamente após a instalação das tubulações e dispositivos da rede. Nesse processo, é de importância crítica adotar medidas preventivas contra o deslocamento longitudinal e transversal dos elementos instalados, bem como contra danos mecânicos aos revestimentos impermeabilizantes e anticorrosivos. A distância mínima da linha de talude da vala até o início da pilha de solo na borda deve ser de pelo menos 0,7 m para profundidades de vala de até 3 m, e não inferior a 1,0 m para profundidades superiores a 3 m.

O processo de reaterro divide-se em duas etapas essenciais: a compactação manual (ou levemente mecanizada) dos chamados «espaços laterais» (zonas entre a parede da galeria e a vala) e o posterior reaterro mecanizado da parte principal da vala. O uso de equipamento pesado de construção na zona localizada diretamente sobre a tubulação ou galeria é estritamente proibido até a formação de uma camada de amortecimento protetora com a espessura exigida.

Fig. 1 — Seção transversal típica de uma instalação de tubulação subterrânea detalhando as zonas projetadas de leito de assentamento, reaterro lateral e reaterro de proteção

Concluir totalmente a montagem da galeria, verificar a impermeabilização e remover da vala todos os materiais auxiliares e entulho de construção.
Emitir os termos de recebimento de serviços ocultos e obter autorização por escrito da fiscalização técnica para iniciar o reaterro.
Realizar o corte e o armazenamento da camada vegetal do solo em locais especificamente designados no canteiro de obras.
Preparar as pilhas de solo (coesivo ou não coesivo), verificando a sua composição granulométrica e o nível de umidade.

2. Tecnologia de reaterro em camadas

A formação do maciço de solo na vala começa com o reaterro e compactação dos espaços laterais manualmente. Esses espaços são preenchidos uniformemente de ambos os lados da galeria em camadas com espessura não superior a 0,15–0,25 m. A simultaneidade do reaterro de ambos os lados é uma condição obrigatória para evitar o deslocamento lateral da estrutura. A camada de proteção inicial sobre a geratriz superior da tubulação ou galeria deve ter no mínimo 0,2 m com compactação manual. No período de inverno, para serviços frágeis (plástico, cerâmica), a espessura desta camada é aumentada para 0,5 m.

Para tubulações metálicas e de concreto armado, a espessura mínima da camada de proteção compactada com equipamento leve mecanizado é de 0,25 m, e para as de plástico é de 0,4 m. Se a vala cruzar trechos de intersecção com rodovias existentes ou projetadas, o reaterro em toda a profundidade será feito exclusivamente com areia, com compactação até um coeficiente de K=0,98. Ao instalar cabos no fundo da vala, forma-se um leito de areia fina limpa com 0,1 m de espessura, e com uma camada semelhante (0,1 m) o cabo é coberto antes da colocação do solo principal.

O reaterro posterior da vala, acima da camada de proteção, é executado com escavadeiras de nivelamento e tratores de esteiras (bulldozers). É permitida a colocação de camadas com a seguinte espessura (para uso de rompedores hidráulicos pesados e rolos vibratórios): para areia — até 0,7 m; para areias argilosas e argilas siltosas — até 0,6 m; para argila — até 0,5 m. O trator de esteiras trabalha a pilha de solo através de passes frontais e oblíquos, deslocando o solo para a vala em seções consecutivas, o que minimiza a distância de percurso do equipamento carregado.

Fig. 1 — Esquema sequencial das operações de reaterro da vala detalhando a colocação da cobertura de proteção da tubulação e os procedimentos de enchimento principal da vala — Fig. 2 — Esquema sequencial das operações de reaterro da vala detalhando a colocação da cobertura de proteção da tubulação e os procedimentos de enchimento principal da vala

Executar o reaterro em camadas (não mais que 0,25 m) dos espaços laterais de ambos os lados da galeria com uma escavadeira de nivelamento ou manualmente.
Lançar a camada de proteção de solo sobre a cobertura da galeria (0,2–0,5 m, dependendo do tipo de tubos e da estação) sem o uso de equipamento pesado.
Iniciar o reaterro em camadas da zona superior da vala com trator de esteiras, distribuindo o solo em camadas de 0,5–0,7 m (dependendo do tipo de solo).

3. Métodos e regimes de compactação mecanizada

A compactação do solo deve ser realizada com a sua umidade ótima: para solos coesivos, a tolerância é de ±10%; para solos não coesivos, é de ±20% da umidade ótima de Proctor. Em condições confinadas e nos espaços laterais, são utilizados compactadores elétricos (produtividade de cerca de 50 m²/h) ou placas vibratórias reversíveis (produtividade de até 750 m²/h). Ao trabalhar com equipamento de compactação, o processo inicia-se a partir da parede da galeria em direção ao talude da vala. Cada passe subsequente da máquina de compactação deve sobrepor o rastro do passe anterior em pelo menos 0,1–0,2 m.

Para a compactação em camadas de solos não coesivos, recomendam-se métodos de vibração e vibrocompactação. Solos pouco coesivos e coesivos requerem rolos estáticos, compactação por impacto ou métodos combinados. Com uma espessura de camada de 20–25 cm, utilizam-se compactadores elétricos leves, e para camadas de 40–75 cm, pesadas placas vibratórias e rompedores compactadores hidráulicos acoplados a escavadeiras. As camadas superiores (até uma profundidade de 1,0–1,2 m a partir da superfície do terreno) são compactadas por rolos compactadores vibratórios autopropelidos com peso de 6–15 toneladas.

Durante a execução dos trabalhos em condições de temperaturas negativas (no inverno), a compactação de solo congelado é proibida. O solo descongelado deve ser compactado até atingir um coeficiente K=0,98 antes de congelar. O tempo até o congelamento depende da temperatura ambiente: com geadas moderadas é de 90–120 minutos; com frio intenso, reduz-se para 20–30 minutos. Isso exige alta intensidade de trabalho e compactação imediata de cada camada colocada.

Fig. 1 — Detalhes em seção transversal de valas utilitárias mostrando o posicionamento de tubos, camadas de assentamento e especificações de reaterro. — Fig. 3 — Detalhes em seção transversal de valas utilitárias mostrando o posicionamento de tubos, camadas de assentamento e especificações de reaterro.

Verificar a umidade do solo de reaterro; se necessário, umidificar ou secar até atingir os valores ótimos.
Compactar o solo nos espaços laterais com compactadores elétricos manuais (camadas de 15–25 cm), movendo-se da galeria para as paredes da vala.
Compactar as camadas principais com placas vibratórias pesadas ou rolos compactadores (camadas de 40–75 cm) com sobreposição de 0,1–0,2 m.
Em condições de inverno, colocar o solo em frentes de trabalho curtas e compactar no prazo de 30 a 120 minutos para evitar o congelamento.

4. Controle de qualidade e critérios de aceitação

O controle de qualidade dos trabalhos de terraplenagem é realizado continuamente e inclui a verificação da composição granulométrica do solo, sua umidade e a densidade alcançada. O grau de compactação do solo é controlado por meio de coleta de amostras (pelo método do anel volumétrico ou sondagem dinâmica penetrométrica) e comparação da massa específica aparente seca do solo com a densidade máxima padrão. A densidade mínima permitida do esqueleto é de: 1,7 t/m³ para areias finas, 1,65 t/m³ para areias argilosas, 1,6 t/m³ para argilas siltosas e 1,5 t/m³ para argilas.

A verificação da densidade é realizada em cavas de inspeção, posicionadas ao longo do eixo da vala com um espaçamento não superior a 50 m. A coleta de amostras ocorre em profundidades fixas: 0,3 m, 0,5 m, 0,9 m, 1,2 m e 1,5 m da superfície de cada camada inspecionada. Em trechos de vala que cruzam faixas de rodagem de rodovias, o grau de compactação (K) deve ser rigorosamente de no mínimo 0,98 em toda a profundidade. Em trechos fora das cargas de tráfego, admite-se K=0,95.

Nos pontos de cruzamento da vala com redes ativas perpendiculares (cabos, tubulações), caso o projeto não preveja tubos-camisa protetores, forma-se um colchão de areia. A areia é disposta até metade do diâmetro da tubulação cruzada e por 0,5 m para cada lado do seu eixo, com uma inclinação dos taludes do prisma de areia de 1:1. A qualidade da compactação nesses nós é verificada com 100% de abrangência, elaborando-se em seguida o termo de recebimento de serviços ocultos com a participação da fiscalização técnica.

Fig. 1 — Detalhe em seção transversal de escavação mecânica subterrânea ou perfuração mostrando a estratificação sequencial e o poço central de remoção de material. — Fig. 4 — Detalhe em seção transversal de escavação mecânica subterrânea ou perfuração mostrando a estratificação sequencial e o poço central de remoção de material.

Coletar amostras de solo da pilha para confirmação laboratorial da composição granulométrica e do índice de plasticidade.
Após a compactação da camada, escavar cavas de inspeção (1 cava a cada 50 m de comprimento da vala).
Realizar medições da massa específica aparente do solo nas profundidades de 0,3; 0,5; 0,9; 1,2 e 1,5 m.
Ao atingir K=0,98 (sob vias) ou K=0,95 (gramados), emitir o termo de recebimento de serviços ocultos.

5. Requisitos de segurança e proteção ambiental

Apenas pessoal certificado com mais de 18 anos, que tenha recebido treinamento em segurança no trabalho e possua o nível II de qualificação em segurança elétrica, está autorizado a executar trabalhos de terraplenagem mecanizados e operar ferramentas elétricas. Todo o equipamento utilizado deve passar regularmente por inspeção técnica. Ao descarregar solo importado, os caminhões basculantes não devem se aproximar da borda da vala a menos de 1,0 metro. A permanência de pessoas dentro do raio de ação da lança da escavadeira ou da lâmina do trator de esteiras é rigorosamente proibida.

A descida de trabalhadores à vala e sua subida devem ser realizadas exclusivamente através de escadas de acesso padronizadas, instaladas fora das zonas de risco de operação dos equipamentos. Ao realizar reaterro unilateral em espaços laterais adjacentes a muros de contenção ou fundações recém-construídas, o trabalho só pode ser iniciado após a confirmação da estabilidade da estrutura à pressão lateral do solo. É necessário realizar um monitoramento constante do estado dos taludes da vala; ao constatar fissuras longitudinais, os trabalhos devem ser imediatamente interrompidos até o escoramento das paredes.

Do ponto de vista ambiental, não é permitido o uso de maquinário que exceda os limites admissíveis de emissões ou de níveis de ruído em ambientes urbanos. A camada vegetal fértil removida antes do início da obra é armazenada separadamente para posterior recuperação ambiental. Após a conclusão da compactação, a área está sujeita a nivelamento e paisagismo. Recomenda-se a hidrossemeadura de gramíneas (Poa pratensis, Festuca rubra) ou o plantio de árvores com copa densa, respeitando as zonas de proteção das redes de infraestrutura subterrâneas.

Fig. 1 — Processo mecanizado de selagem de juntas para pavimentos de concreto de aeródromos usando seladoras autopropelidas — Fig. 5 — Processo mecanizado de selagem de juntas para pavimentos de concreto de aeródromos usando seladoras autopropelidas

Instalar proteções de segurança padronizadas ao redor da vala, colocar placas de sinalização e providenciar iluminação noturna.
Colocar balizas de sinalização a uma distância de 1 metro da borda para restringir a área de aproximação de caminhões basculantes.
Realizar instrução específica à equipe ao executar trabalhos na zona de cruzamento com gasodutos ou cabos energizados.
Restaurar a camada vegetal fértil e realizar a hidrossemeadura de gramíneas após o término do ciclo construtivo.

6. Organização do trabalho e provisão de recursos

Para assegurar um fluxo tecnológico contínuo, o trabalho é organizado através de equipes integradas. Para o reaterro e compactação de solo não coesivo (grupo I), forma-se uma equipe de 8 pessoas: um operador de escavadeira, um auxiliar de operador, um operador de trator de esteiras e cinco trabalhadores de terraplenagem para a operação de ferramentas manuais. Ao trabalhar com solos coesivos mais densos (grupo II), o número de trabalhadores aumenta, totalizando uma equipe de 9 pessoas.

O transporte do solo para o reaterro é feito por caminhões basculantes com capacidade de 4,5 a 10 toneladas. A produtividade dos compactadores elétricos manuais (tipo sapo) é de cerca de 50 m²/h, enquanto as pesadas placas vibratórias reversíveis podem compactar até 750 m²/h em camadas de até 60 cm. O cronograma da obra deve considerar as pausas operacionais para reposicionamento dos equipamentos e o controle topográfico de cada camada.

O consumo de combustíveis e lubrificantes é padronizado por hora de operação dos equipamentos. Para a escavadeira hidráulica de nivelamento e o trator de esteiras, considera-se o consumo de óleo diesel e óleos de motor, hidráulico e de transmissão. A demanda exata por máquinas é determinada no Projeto de Execução de Obra (PEO), com base no volume de reaterro, raio de transporte logístico do solo e os prazos contratuais para a entrada em operação da rede técnica.

Fig. 1 — Seção transversal A-A do processo de escavação e reaterro da vala para um conduto retangular de concreto utilizando uma escavadeira — Fig. 6 — Seção transversal A-A do processo de escavação e reaterro da vala para um conduto retangular de concreto utilizando uma escavadeira

Distribuir os grupos de trabalhadores para realizar simultaneamente a compactação manual e simétrica dos espaços laterais na frente de trabalho de 50 m.
Sincronizar a chegada dos caminhões basculantes com solo ao ciclo operacional da escavadeira de nivelamento para evitar inatividade.
Garantir o rodízio pontual dos operadores de placas vibratórias e compactadores elétricos para cumprir as normas de exposição à vibração localizada.

Fig. 1 — Leiaute das operações de reaterro de vala usando um trator de esteiras e um caminhão basculante — Fig. 7 — Leiaute das operações de reaterro de vala usando um trator de esteiras e um caminhão basculante

Fig. 1 — Detalhe em seção transversal da operação de reaterro de vala sobre um conduto utilitário subterrâneo de concreto usando um trator de esteiras — Fig. 8 — Detalhe em seção transversal da operação de reaterro de vala sobre um conduto utilitário subterrâneo de concreto usando um trator de esteiras

Fig. 1 — Vista em planta de muros de contenção paralelos ou fundações de vala em concreto armado com canal interno — Fig. 9 — Vista em planta de muros de contenção paralelos ou fundações de vala em concreto armado com canal interno

Fig. 1 — Detalhe em seção transversal de instalação de um canal de concreto armado pré-moldado em vala com especificações de leito de assentamento e reaterro — Fig. 10 — Detalhe em seção transversal de instalação de um canal de concreto armado pré-moldado em vala com especificações de leito de assentamento e reaterro

Fig. 1 — Vista em planta do padrão mecanizado de nivelamento e compactação para material de sub-base granular em uma vala confinada — Fig. 11 — Vista em planta do padrão mecanizado de nivelamento e compactação para material de sub-base granular em uma vala confinada

Fig. 1 — Seção transversal de uma vala com um túnel de utilidades em concreto armado e compactação de reaterro em camadas — Fig. 12 — Seção transversal de uma vala com um túnel de utilidades em concreto armado e compactação de reaterro em camadas

Fig. 1 — Detalhes em seção transversal de escavação de valas e camadas de reaterro para estruturas retangulares enterradas (SVP12,5, SVP25, SVP63,1) — Fig. 13 — Detalhes em seção transversal de escavação de valas e camadas de reaterro para estruturas retangulares enterradas (SVP12,5, SVP25, SVP63,1)

Fig. 1 — Seções transversais típicas de valas a céu aberto para estruturas retangulares de utilidades subterrâneas mostrando os perfis de escavação, posicionamento estrutural e zonas de compactação de reaterro estratificadas. — Fig. 14 — Seções transversais típicas de valas a céu aberto para estruturas retangulares de utilidades subterrâneas mostrando os perfis de escavação, posicionamento estrutural e zonas de compactação de reaterro estratificadas.

Fig. 1 — Esquemas de reaterro de vala ilustrando várias espessuras de compactação de camadas e sequências ao redor de uma estrutura celular — Fig. 15 — Esquemas de reaterro de vala ilustrando várias espessuras de compactação de camadas e sequências ao redor de uma estrutura celular

Fig. 1 — Seções transversais típicas de valas para galerias celulares de concreto pré-moldado detalhando os perfis de escavação, localização do conduto e distribuição especificada das camadas de reaterro. — Fig. 16 — Seções transversais típicas de valas para galerias celulares de concreto pré-moldado detalhando os perfis de escavação, localização do conduto e distribuição especificada das camadas de reaterro.

Fig. 1 — Desenho de montagem de um penetrômetro dinâmico manual mostrando componentes principais, incluindo a haste de guia, bigorna, martelo de queda e alça — Fig. 17 — Desenho de montagem de um penetrômetro dinâmico manual mostrando componentes principais, incluindo a haste de guia, bigorna, martelo de queda e alça

Fig. 1 — Curvas de compactação mostrando a massa específica aparente seca do esqueleto do solo versus o número de impactos — Fig. 18 — Curvas de compactação mostrando a massa específica aparente seca do esqueleto do solo versus o número de impactos

Fig. 1 — Montagem do molde de compactação de solo e aparelho de impacto dinâmico para testes geotécnicos — Fig. 19 — Montagem do molde de compactação de solo e aparelho de impacto dinâmico para testes geotécnicos

Fig. 1 — Montagem geral e componentes principais de um penetrômetro de cone dinâmico leve para testes de solo — Fig. 20 — Montagem geral e componentes principais de um penetrômetro de cone dinâmico leve para testes de solo

Fig. 1 — Gráfico ilustrando a relação entre o número de golpes de compactação e o coeficiente de compactação para diversas condições — Fig. 21 — Gráfico ilustrando a relação entre o número de golpes de compactação e o coeficiente de compactação para diversas condições

Fig. 1 — Nomograma para determinar o coeficiente de compactação do solo com base no número de impactos do penetrômetro e no teor de umidade relativa do solo — Fig. 22 — Nomograma para determinar o coeficiente de compactação do solo com base no número de impactos do penetrômetro e no teor de umidade relativa do solo

Dicas e Recomendações

É estritamente proibida a movimentação de maquinário pesado sobre esteiras (tratores, escavadeiras) diretamente sobre o eixo da galeria ou tubulação até que seja formada uma camada de solo de proteção compactada com espessura mínima de 0,5–0,7 m.

Durante o reaterro simultâneo dos espaços laterais da galeria, garanta uma simetria estrita no lançamento e na compactação de ambos os lados (diferença de altura não superior a 10–15 cm). Isso evitará o deslocamento lateral ou deformação da estrutura técnica.

A compactação de solo congelado é inadmissível. Durante o inverno, trabalhe em trechos curtos, garantindo a compactação de cada camada até a densidade exigida num prazo de 30 a 90 minutos após a escavação da pilha, evitando assim o seu congelamento.

Otimize a rota do trator de esteiras: passes oblíquos (em ângulo com a vala) permitem captar o solo da pilha de forma mais eficiente e reduzem o tempo de ciclo do trajeto de trabalho.