Ficha Tecnológica: Betonagem Subaquática de Estruturas Hidráulicas

A betonagem subaquática é uma tecnologia chave na construção, reparação e reabilitação de vários tipos de estruturas hidráulicas, incluindo muros de cais, pilares de pontes, estruturas de contenção e outros elementos subaquáticos. São aplicados dois métodos principais de lançamento de betão subaquático: o método de tubos verticalmente deslocáveis (TVD) e o método de argamassa ascendente. A escolha do método depende da natureza dos trabalhos a executar e das características construtivas da estrutura.

Os trabalhos de betonagem subaquática são realizados por mergulhadores durante o período diurno em condições meteorológicas favoráveis, excluindo correntes fortes, tempo tempestuoso ou visibilidade reduzida. A descida e subida dos mergulhadores é efetuada a partir de um bote de mergulho, embarcação de apoio ou diretamente da estrutura a reparar/construir, em conformidade com os requisitos internacionais para trabalhos de mergulho.

Os trabalhos de mergulho são assegurados por uma estação de mergulho especializada, equipada com o equipamento técnico necessário e um número suficiente de mergulhadores qualificados, cuja composição é determinada pelo volume de trabalho e profundidade dos mergulhos. O responsável pelos trabalhos de mergulho é obrigado a dar instruções sobre métodos de trabalho seguros a todo o pessoal envolvido na descida e apoio às operações de mergulho.

O processo de betonagem subaquática inclui as seguintes etapas principais: inspeção subaquática preliminar, preparação e limpeza do local de betonagem, instalação da cofragem ou outras estruturas de contenção, lançamento e colocação direta do betão, bem como o controlo de qualidade subsequente e aceitação dos trabalhos executados.

Antes do início de quaisquer trabalhos de construção ou reparação em estruturas hidráulicas, o responsável pelos trabalhos de mergulho deve obter a autorização para os trabalhos, familiarizar os mergulhadores com os desenhos de projeto e a tecnologia dos trabalhos, bem como com as características da estrutura e as condições de execução. O responsável pelas descidas de mergulho é responsável por determinar a duração da permanência dos mergulhadores debaixo de água e pela distribuição de tarefas entre os membros da equipa de mergulho, garantindo o cumprimento rigoroso dos requisitos das normas internacionais de segurança no trabalho.

Para a execução dos trabalhos, é envolvido pessoal de mergulho certificado, com experiência em operações de construção subaquática. A composição mínima de uma estação de mergulho inclui o responsável pelos trabalhos de mergulho, mergulhadores operacionais, mergulhadores de apoio e um mergulhador de serviço, cujo número varia em função da profundidade e complexidade dos trabalhos.

A fase inicial dos trabalhos prevê uma inspeção subaquática detalhada das estruturas hidráulicas para avaliar o seu estado e determinar os volumes de trabalho futuros. Após a inspeção, é realizada uma limpeza meticulosa da zona de trabalho de lodo, detritos e objetos estranhos. Se necessário, para criar uma fundação estável, é feita uma cama de enrocamento ou uma camada de britas, gravilha e areia.

No caso de a betonagem ser executada sobre betão previamente lançado, a superfície da estrutura existente deve ser especialmente preparada. Isso inclui a remoção da camada de betão danificada ou enfraquecida, a limpeza de manchas de óleo, algas e ferrugem da armadura exposta. Todos os trabalhos preparatórios são controlados por mergulhadores para garantir a qualidade necessária da fundação e a aderência do novo betão.

1. Realizar uma inspeção subaquática preliminar da zona de trabalho para avaliar o estado das estruturas e determinar os volumes de trabalho.
2. Limpar o local de betonagem de lodo, detritos, objetos estranhos e incrustações biológicas.
3. Se necessário, formar uma fundação de enrocamento ou uma camada uniforme de britas, gravilha e areia.
4. Na betonagem sobre betão existente: remover as camadas danificadas, limpar a superfície de manchas de óleo, contaminações biológicas e corrosão da armadura.

Para formar a secção a betonar, são utilizadas várias estruturas de contenção: painéis de cofragem, lajes de betão armado, estacas-prancha metálicas ou de madeira, bem como caixas especializadas. As estacas-prancha são geralmente cravadas à superfície, e os mergulhadores são envolvidos para verificar a estanqueidade das ranhuras e juntas das estacas-prancha com a alvenaria existente. Se forem detetadas folgas, o mergulhador efetua a calafetagem das ranhuras com estopa alcatroada ou crava cunhas de madeira, envoltas em estopa, nos locais de maiores divergências.

No caso de construção de uma cortina de estacas-prancha dupla, a estanqueidade é alcançada pelo aterro de terra entre as filas, o que permite minimizar os trabalhos de mergulho. Em solos rochosos, onde a cravação de estacas-prancha é impossível, são criadas contenções com grandes painéis de cofragem. Os mergulhadores inspecionam-nas e compactam-nas ao longo do perímetro e nos pontos de união. Na construção de contenções com lajes de betão armado, os mergulhadores colocam as lajes nas ranhuras de carris previamente cravados no solo. O mergulhador limpa o solo na base dos carris, recebe as lajes e guia-as com precisão para as ranhuras. Após a colocação de uma fila de lajes, os carris são amarrados com arame, e o mergulhador calafeta as folgas.

Para a reparação de secções danificadas de betão em maciços ou estacas de betão armado, são instalados pequenos painéis ou caixas de madeira. Antes da instalação da cofragem, o mergulhador remove o betão danificado com um raspador metálico e faz ranhuras na alvenaria para uma melhor aderência do betão novo e antigo. Na presença de manchas de óleo, estas são removidas pela remoção da camada de betão. A cofragem é temporariamente fixada com estacas cravadas, cunhas ou parafusos de ancoragem. Em solo rochoso, onde as estacas não são possíveis, o mergulhador perfura furos, instala pinos e fixa a cofragem com porcas, vedando cuidadosamente as bordas e os furos para o tubo de lançamento de betão.

1. Cravou as estacas-prancha à superfície. O mergulhador inspeciona as ranhuras e as juntas das estacas-prancha com a alvenaria.
2. Se forem detetadas divergências, calafetar as ranhuras com estopa alcatroada ou cravar cunhas de madeira.
3. Para estacas-prancha duplas: aterrar terra entre as filas para vedação.
4. Em solo rochoso: instalar grandes painéis de cofragem; o mergulhador inspeciona e compacta o perímetro e as juntas.
5. Ao usar lajes de betão armado (Fig. 1): o mergulhador limpa o solo na base dos carris, recebe a laje (amarrada com laço), posiciona-a suspensa e guia-a para as ranhuras dos carris, sinaliza a descida, desengata.
6. Colocar as lajes seguintes de forma semelhante. Após uma fila de lajes, apertar os carris com arame. O mergulhador calafeta as folgas.
7. Para reparações locais: limpar a área danificada, remover o betão danificado, fazer ranhuras, remover manchas de óleo por remoção.
8. Fixar a cofragem com estacas, cunhas ou parafusos. Em rocha: perfurar furos, instalar pinos, fixar a cofragem com porcas e calafetar as bordas. Instalar o tubo para lançamento de betão.

O método de tubos verticalmente deslocáveis (TVD) é utilizado para criar uma massa de betão monolítica homogénea, especialmente em trabalhos de reparação e reabilitação. Um tubo metálico com diâmetro de 200-300 mm é descido sobre a fundação previamente preparada pelos mergulhadores e instalado estritamente na vertical no centro da secção a betonar (Fig. 2). A parte superior do tubo é equipada com um funil para receção da mistura de betão.

A mistura de betão, preparada com uma consistência densa e viscosa, é continuamente fornecida ao funil do tubo. À medida que a cofragem é preenchida e o betão se acumula no local de lançamento, o tubo é gradualmente levantado com o auxílio de um guindaste ou tripé. A aplicação deste método exige o cumprimento rigoroso das seguintes condições: o betão deve ser fornecido em fluxo contínuo; a extremidade inferior do tubo deve permanecer sempre imersa na massa de betão a lançar; as dimensões da cofragem devem garantir a manutenção do tubo na posição vertical durante todo o processo, sem posterior nivelamento da superfície do betão.

O mergulhador, posicionado na boca do tubo, observa constantemente o aparecimento do betão e controla a sua dispersão (Fig. 3), informando sobre o curso normal do processo (o betão eleva-se gradualmente e espalha-se lentamente). Se o movimento da mistura de betão diminuir ou parar, o tubo é cuidadosamente levantado. É importante não permitir que a extremidade inferior do tubo saia do betão, pois isso levará ao derramamento da mistura e ao enchimento do tubo com água, interrompendo o processo de betonagem. Se forem detetadas áreas com diferentes níveis de betão, os mergulhadores nivelam cuidadosamente a superfície, movendo lentamente a argamassa, evitando a lixiviação do cimento. Após a conclusão da betonagem, os tubos são removidos, e o betão é deixado para endurecer.

1. Instalar um tubo metálico (diâmetro 200-300 mm) com funil verticalmente no centro da secção a betonar.
2. Fornecer continuamente uma mistura de betão densa e viscosa para o funil do tubo.
3. O mergulhador na boca do tubo observa o aparecimento e a dispersão do betão, sinalizando a entrada normal.
4. À medida que o betão se acumula, levantar suavemente o tubo, certificando-se de que a sua extremidade inferior permanece sempre imersa na massa de betão.
5. Se o movimento do betão diminuir, levantar cuidadosamente o tubo, controlando a posição da sua boca pelo mergulhador.
6. Em caso de diferença de níveis de betão nas juntas, o mergulhador nivela cuidadosamente a superfície, evitando a lixiviação do cimento.
7. Após o preenchimento da secção, remover os tubos e deixar o betão endurecer.

O método de argamassa ascendente é utilizado para preencher alvenaria de pedra argamassada, grandes maciços e várias cavidades subaquáticas. Uma característica distintiva deste método, em relação ao método TVD, é a instalação fixa dos tubos no corpo da alvenaria de pedra argamassada ou do maciço. Para este método, são utilizados tubos de menor diâmetro – 80-100 mm.

Os tubos são instalados a alguma distância do solo, após o que o espaço destinado à betonagem é preenchido com enrocamento até à altura da camada a lançar. Após o nivelamento do enrocamento pelo mergulhador, a argamassa de betão densa e viscosa começa a ser fornecida à superfície através dos tubos instalados. A argamassa sai da extremidade inferior do tubo, sobe e preenche os vazios no enrocamento (Fig. 4). A pressão da coluna de argamassa no tubo contribui para a sua distribuição uniforme na alvenaria.

O mergulhador permanece na superfície do enrocamento e controla o aparecimento da argamassa. Assim que a argamassa atinge o nível desejado, o fornecimento é interrompido, os tubos são removidos e levantados para a superfície. Em seguida, aguarda-se o endurecimento completo do betão ciclópico. Este mesmo método é utilizado para preencher maciços ocos, previamente instalados no local da alvenaria.

1. Instalar os tubos (diâmetro 80-100 mm) fixos, com uma pequena folga em relação ao solo.
2. Preencher o espaço para betonagem com enrocamento até à altura desejada.
3. O mergulhador nivela o enrocamento.
4. Fornecer argamassa de betão densa e viscosa através do funil do tubo à superfície.
5. O mergulhador permanece no enrocamento e observa o aparecimento da argamassa na superfície.
6. Assim que a argamassa aparecer, parar o vazamento, remover os tubos.
7. Aguardar o endurecimento do betão ciclópico.

A inspeção subaquática de controlo da secção betonada é realizada tanto durante o período de presa e endurecimento inicial, como após o endurecimento completo do betão. Dois a três dias após a betonagem, o mergulhador deve verificar tactilmente a dureza do betão. Para avaliar a estrutura do betão ainda pouco endurecido, é permitida a remoção cuidadosa de pequenas amostras com uma faca e a sua elevação à superfície para análise. Após o betão atingir a resistência de projeto, os mergulhadores desapertam e desmontam a cofragem, se necessário.

As protuberâncias e irregularidades formadas na superfície do betão são removidas pelo mergulhador com um cinzel e uma marreta, garantindo a planicidade e geometria exigidas da estrutura. Se a secção betonada foi vedada com estacas-prancha, a sua desmontagem é realizada por meios e equipas de superfície. Após a libertação da secção betonada da cofragem ou da contenção de estacas-prancha, é realizada uma inspeção subaquática final de controlo da superfície do betão lançado. O mergulhador determina o grau de compacidade do betão, identifica e mede possíveis vazios, registando a sua localização em relação às bordas da secção betonada.

Com base nos resultados da inspeção de controlo, é elaborado um auto que avalia a betonagem subaquática realizada. Caso o trabalho seja considerado satisfatório, a estrutura é colocada em serviço. Na betonagem de brechas de navio, após a aceitação dos trabalhos, procede-se ao bombeamento de água do compartimento danificado.

1. 2-3 dias após a betonagem, o mergulhador verifica tactilmente a dureza do betão. Se necessário, recolhe amostras para análise laboratorial.
2. Após o endurecimento completo do betão: os mergulhadores desapertam e desmontam a cofragem. Se foram utilizadas estacas-prancha, estas são removidas por meios de superfície.
3. O mergulhador limpa a superfície do betão de protuberâncias e irregularidades com um cinzel e uma marreta.
4. Realizar uma inspeção subaquática de controlo da superfície do betão lançado para determinar a compacidade.
5. Identificar, medir e registar a localização de quaisquer vazios detetados.
6. Elaborar um auto de inspeção subaquática de controlo com a avaliação da qualidade dos trabalhos executados.

Na execução de todos os trabalhos de mergulho para betonagem subaquática, é necessário seguir rigorosamente as disposições das normas internacionais de segurança no trabalho para operações de mergulho. Todos os mergulhadores e pessoal de apoio devem ter formação adequada, autorizações válidas e cumprir estritamente os procedimentos de segurança.

Deve ser dada especial atenção à garantia de comunicação fiável com os mergulhadores, ao controlo do seu estado físico, ao cumprimento das profundidades e tempos de mergulho regulamentados, bem como à prontidão para situações de emergência. Todo o equipamento de mergulho e auxiliar deve ser regularmente inspecionado e submetido a manutenção técnica para garantir a sua plena funcionalidade e segurança de operação.

Para a execução dos trabalhos de betonagem subaquática é necessária a seguinte lista de materiais e equipamentos: