Colunas de jet-grouting na construção de túneis

A crescente utilização do espaço subterrâneo, em particular nos meios urbanos densamente ocupados em superfície e em condições geotécnicas difíceis, tem exigido um crescente desenvolvimento das técnicas de reforço dos terrenos com o objetivo de mitigar riscos de danos nas edificações. Dentro das várias técnicas seguidas o jet-grouting tem vindo a assumir um papel relevante no tratamento de solos de fraca qualidade geotécnica, pela sua versatilidade no modo de aplicação, quer em superfície quer em subterrâneo. Com a realização deste trabalho pretende-se efetuar um levantamento das técnicas de tratamento de terrenos por jet-grouting e a sua aplicação à construção de túneis. Assim, numa primeira fase, descreve-se o que é o jet-grouting, o modo como é aplicada a técnica de jet-grouting, quais as suas características, quais as propriedades adquiridas pelo produto final, como se realiza o controlo de qualidade de todo o processo de execução. Também se faz referência aos equipamentos e materiais utilizados, tal como às suas vantagens e desvantagens. Posteriormente faz-se referência aos problemas decorrentes da construção de túneis, da forma como influenciam o meio onde são escavados e o porquê da necessidade de reforço, chegando-se ao modo como a técnica de jet-grouting tem vindo a ser utilizada na construção dos túneis, citando-se alguns casos práticos. Por fim resumem-se os pontos mais importantes da realização deste trabalho.

Jet Grouting - controlo de qualidade em terrenos do miocénio de Lisboa

Dissertação apresentada na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Geológica (Geotecnia)

Análisis de la influencia de distintos diseños de paraguas de micropilotes, pantalla de micropilotes, paraguas de jet grouting y pantallas de jet grouting en los asientos en superficie durante la ejecución de túneles perforados superficialmente

Ya en el informe acerca del estado de la tecnología en la excavación profunda y en la construcción de túneles en terreno duro presentado en la 7ª Conferencia en Mecánica de Suelos e Ingeniería de la Cimentación, Peck (1969) introdujo los tres temas a ser tenidos en cuenta para el diseño de túneles en terrenos blandos: o Estabilidad de la cavidad durante la construcción, con particular atención a la estabilidad del frente del túnel; o Evaluación de los movimientos del terreno inducidos por la construcción del túnel y de la incidencia de los trabajos subterráneos a poca profundidad sobre los asentamientos en superficie; o Diseño del sistema de sostenimiento del túnel a instalar para asegurar la estabilidad de la estructura a corto y largo plazo. Esta Tesis se centra en los problemas señalados en el segundo de los puntos, analizando distintas soluciones habitualmente proyectadas para reducir los movimientos inducidos por la excavación de los túneles. El objeto de la Tesis es el análisis de la influencia de distintos diseños de paraguas de micropilotes, pantalla de micropilotes, paraguas de jet grouting y pantallas de jet grouting en los asientos en superficie durante la ejecución de túneles ejecutados a poca profundidad, con objeto de buscar el diseño que optimice los medios empleados para una determinada reducción de asientos. Para ello se establecen unas premisas para los proyectistas con objeto de conocer a priori cuales son los tratamientos más eficientes (de los propuestos en la Tesis) para la reducción de asientos en superficie cuando se ha de proyectar un túnel, de tal manera que pueda tener datos cualitativos y algunos cuantitativos sobre los diseños más óptimos, utilizando para ello un programa de elementos finitos de última generación que permite realizara la simulación tensodeformación del terreno mediante el modelo de suelo con endurecimiento (Hardening Soil Small model), que es una variante elastoplástica del modelo hiperbólico, similar al Hardening Soil Model. Además, este modelo incorpora una relación entre deformación y el modulo de rigidez, simulando el diferente comportamiento del suelo para pequeñas deformaciones (por ejemplo vibraciones con deformaciones por debajo de 10-5 y grandes deformaciones (deformaciones > 10-3). Para la realización de la Tesis se han elegido cinco secciones de túnel, dos correspondiente a secciones tipo de túnel ejecutado con tuneladora y tres secciones ejecutados mediante convencionales (dos correspondientes a secciones que han utilizado el método Belga y una que ha utilizado el NATM). Para conseguir los objetivos marcados, primeramente se ha analizado mediante una correlación entre modelos tridimensionales y bidimensionales el valor de relajación usado en estos últimos, y ver su variación al cambio de parámetros como la sección del túnel, la cobertera, el procedimiento constructivo, longitud de pase (métodos convencionales) o presión del frente (tuneladora) y las características geotécnicas de los materiales donde se ejecuta el túnel. Posteriormente se ha analizado que diseño de pantalla de protección tiene mejor eficacia respecto a la reducción de asientos, variando distintos parámetros de las características de la misma, como son el empotramiento, el tipo de micropilotes o pilote, la influencia del arriostramiento de las pantallas de protección en cabeza, la inclinación de la pantalla, la separación de la pantalla al eje del túnel y la disposición en doble fila de la pantalla de pantalla proyectada. Para finalizar el estudio de la efectividad de pantalla de protección para la reducción de asiento, se estudiará la influencia de la sobrecarga cercanas (simulación de edificios) tiene en la efectividad de la pantalla proyectada (desde el punto de vista de reducción de movimientos en superficie). Con objeto de poder comparar la efectividad de la pantalla de micropilotes respecto a la ejecución de un paraguas de micropilotes se ha analizado distintos diseños de paraguas, comparando el movimiento obtenido con el obtenido para el caso de pantalla de micropilotes, comparando ambos resultados con los medidos en obras ya ejecutadas. En otro apartado se ha realizado una comparación entre tratamientos similar, comparándolos en este caso con un paraguas de jet grouting y pantallas de jet grouting. Los resultados obtenidos se han con valores de asientos medidos en distintas obras ya ejecutadas y cuyas secciones se corresponden a los empleados en los modelos numéricos. Since the report on the state of technology in deep excavation and tunnelling in hard ground presented at the 7th Conference on Soil Mechanics and Foundation Engineering, Peck (1969) introduced the three issues to be taken into account for the design of tunnels in soft ground: o Cavity Stability during construction, with particular attention to the stability of the tunnel face; o Evaluation of ground movements induced by tunnelling and the effect of shallow underground workings on surface settlement; o Design of the tunnel support system to be installed to ensure short and long term stability of the structure. This thesis focuses on the issues identified in the second point, usually analysing different solutions designed to reduce the movements induced by tunnelling. The aim of the thesis is to analyse the influence of different micropile forepole umbrellas, micropile walls, jet grouting umbrellas and jet grouting wall designs on surface settlements during near surface tunnelling in order to use the most optimal technique to achieve a determined reduction in settlement. This will establish some criteria for designers to know a priori which methods are most effective (of those proposed in the thesis) to reduce surface settlements in tunnel design, so that it is possible to have qualitative and some quantitative data on the optimal designs, using the latest finite element modelling software that allows simulation of the ground’s infinitesimal strain behaviour using the Hardening Soil Small Model, which is a variation on the elasto-plastic hyperbolic model, similar to Hardening Soil model. In addition, this model incorporates a relationship between strain and the rigidity modulus, simulating different soil behaviour for small deformations (eg deformation vibrations below 10-5 and large deformations (deformations > 10-3). For the purpose of this thesis five tunnel sections have been chosen, two sections corresponding to TBM tunnels and three sections undertaken by conventional means (two sections corresponding to the Belgian method and one corresponding to the NATM). To achieve the objectives outlined, a correlation analysis of the relaxation values used in the 2D and 3D models was undertaken to verify them against parameters such as the tunnel cross-section, the depth of the tunnel, the construction method, the length of step (conventional method) or face pressure (TBM) and the geotechnical characteristics of the ground where the tunnel is constructed. Following this, the diaphragm wall design with the greatest efficiency regarding settlement reduction was analysed, varying parameters such as the toe depth, type of micropiles or piles, the influence of bracing of the head protection diaphragm walls, the inclination of the diaphragm wall, the separation between the diaphragm wall and the tunnel axis and the double diaphragm wall design arrangement. In order to complete the study into the effectiveness of protective diaphragm walls ofn the reduction of settlements, the influence of nearby imposed loads (simulating buildings) on the effectiveness of the designed diaphragm walls (from the point of view of reducing surface movements) will be studied. In order to compare the effectiveness of micropile diaphragm walls regarding the installation of micropile forepole umbrellas, different designs of these forepole umbrellas have been analysed comparing the movement obtained with that obtained for micropiled diaphragm walls, comparing both results with those measured from similar completed projects. In another section, a comparison between similar treatments has been completed, comparing the treatments with a forepole umbrella by jet grouting and jet grouting walls. The results obtained compared with settlement values measured in various projects already completed and whose sections correspond to those used in the numerical models.

Estudo geotécnico dos solos do vale do Leça no âmbito de uma obra de requalificação portuária

A expansão da área ocupada pelo Porto de Leixões (Matosinhos e Leça da Palmeira), sobre solos muito compressíveis, de origem fluvial e marinha, leva a que seja necessário recorrer à engenharia para encontrar soluções adequadas à utilização de obras dos fins em vista. Assim, na zona do porto são muitos os projectos de engenharia civil/geotécnica executados nestes solos. Como exemplo, podem citar-se a Consolidação do Terrapleno e Construção dos Caminhos de Rolamento do Terminal de Contentores TC4S, a Reabilitação de um troço com 110m, do Cais Sul e do Cais Nascente da Doca nº 4 e a Construção da Portaria Principal do Porto de Leixões, todos no vale fóssil do rio Leça. São vastos os métodos a usar para o melhoramento destes solos, a colocação de colunas de brita, com o objectivo de reforçar o solo, aumentando a sua capacidade de carga e funcionando como drenos verticais, para solucionar o problema das deformações excessivas durante e após o final da obra, uma alternativa consiste em induzir a aceleração da consolidação da camada de solo mole, o uso de pré-carregamento e drenos verticais são usuais. Quando o tempo de concretização da obra exige que o aterro seja utilizado de imediato, uma solução viável é a colocação de estacas, que transferem o peso do aterro, ou parte dele, para camadas mais competentes. Também se pode proceder à retirada do solo original e substituí-lo por outro de qualidade superior. A mais recente técnica de melhoria de solos por injecção - jet grouting - é utilizada em diversas situações, incluindo obras provisórias e definitivas. O presente trabalho visa descrever, em função dos diversos factores, o comportamento do solo face aos vários métodos utilizados e os objectivos pretendidos que serão abordados no enquadramento empírico do trabalho.

Edifício do Terminal de Cruzeiros do Porto de Leixões: Acompanhamento dos trabalhos de Fundações e Estruturas de Suporte.

Infraestrutura com mais de um século de história, o Porto de Leixões encontra-se em fase de renovação com a criação de um emblemático Edifício de Terminal de Cruzeiros. Obra de arquitetura arrojada, o edifício é implantado em condições geológico-geotécnicas adversas e na convivência com o efeito da água do mar e das respetivas marés. O presente relatório é relativo a um Estágio realizado na obra numa fase de execução dos trabalhos de fundações e de contenções periféricas (ensecadeira). Apresentam-se as soluções sugeridas em projeto, as soluções apresentadas inicialmente pelo construtor e as alternativas a estas, propostas já durante a obra. Descrevem-se as diferentes soluções, identificando os equipamentos, recursos humanos e procedimentos envolvidos. Comparam-se os respetivos rendimentos e custos. Apresenta-se o Plano de Instrumentação e de Monitorização implementado em obra. Descreve-se em pormenor o trabalho realizado pelo estagiário, em obra, no decurso do estágio.

Reforço de fundações em solos margosos

Os solos de natureza margosa apresentam, frequentemente, características geotécnicas menos favoráveis para funcionarem como terreno de fundação. Dadas as suas especificidades geotécnicas interessa o seu estudo, bem como, a avaliação da aplicabilidade e adequabilidade de diferentes métodos de reforço aos tipos de terreno em análise, que permitam ultrapassar limitações geomecânicas existentes. Na presente dissertação visa-se estudar a caracterização geológica-geotécnica de solos de natureza margosa e analisa-los como material de aterro para fundações. Pretende-se, igualmente, abordar as principais técnicas de melhoramento aplicáveis aos terrenos indicados, expondo os aspectos mais relevantes. Através de um estudo de caso, pretendeu-se analisar a temática escolhida num contexto real. Foi estudado o caso de fundações em aterros margosos que apresentaram comportamentos geotécnicos inadequados e onde foi preconizada a realização de trabalhos de reforço. A obra em estudo está localizada num empreendimento industrial perto de Coimbra e inclui duas ocorrências distintas onde foram implementadas soluções de reforço por jet grouting. As singularidades geotécnicas e estruturais de cada caso exigiram a adopção de diferentes abordagens da técnica, designadamente, soluções de jet grouting vertical e sub-horizontal. Ambos os casos foram analisados no que diz respeito às suas especificidades construtivas, comportamento geotécnico em fase de construção, soluções de reforço executadas e eficácia na mitigação dos problemas existentes.

Pohjarakentamisen kehittämismahdollisuuksien selvittäminen.

Tämä tutkimus on tehty Lappeenrannan Teknillisessä Korkeakoulussa erään rakennusliikkeen toimeksiannosta. Tutkimuksen tavoitteena oli tuottaa tietoa yritysjohdon päätöksenteon tueksi pohjarakennustoiminnan kehittämiseksi ja laajentamiseksi. Markkinaosuus olisi saatava turvattua ja suhdanneherkkyyttä vähennettyä.Tutkimusta on tehty strategiatyön näkökulmasta käyttäen perusrunkona Lares-Mankin strategiantyön perusteita. Ensin on analysoitu omaa toimintaa kriittisten menestystekijöiden -, ydinosaamis- ja SWOT- analyysien avulla. Tärkeimmät kilpailijat ja markkinat on analysoitu alueittain. Tietoa on etsitty alan kirjallisuudesta ja lehdistä. Kilpailijoiden analysoinnissa on käytetty apuna mm. heidän omia esitteitään. Markkinoiden tulevaisuuden näkymien arvioinnissa tärkeimmät tiedot on saatu asiantuntijoita haastattelemalla.Näiden tietojen pohjalta on pyritty saamaan selville, millaiset ovat mahdollisuudet pohjarakennustoiminnan kehittämiselle sekä mahdolliselle etabloitumiselle Ruotsiin tai Baltiaan. Toiminnan laajentumis- ja kehittämismahdollisuuksien ollessa hyvät, on laadittu vielä esitys parhaista kehittämistavoista eli uusi strategia.

A geotecnia na reabilitação de edifícios : estado da arte

A reabilitação urbana é um tema que tem vindo a assumir enorme importância ao longo da última década em Portugal, nomeadamente pelo excesso de construção nova em detrimento da reabilitação do edificado existente. A degradação do património edificado, com elevado valor patrimonial, nomeadamente nas cidades mais antigas, fez com que os agentes envolvidos na construção olhassem com cada vez maior interesse para este problema. Contudo e com a alteração do padrão de vida é necessário adequar os edifícios antigos aos tempos contemporâneos, melhorando-os nas condições de habitabilidade, conforto e acessibilidade. Nesse sentido, serão abordadas as principais soluções usadas na execução de contenções periféricas, reforço e/ou recalçamento de fundações de edifícios. Proceder-se-á, ainda, à análise das metodologias construtivas mais comuns, com descrição do seu campo de aplicação e respetivas vantagens e desvantagens. Serão apresentados diversos casos de obra, analisando as suas principais condicionantes e soluções adotadas em cada caso. Finalmente, o presente trabalho pretende contribuir para melhor compreender os problemas inerentes ao processo de reabilitação urbana, nomeadamente a execução de contenções periféricas com ou sem recalçamento ou reforço de fundações, tendo em consideração as técnicas ao dispor, os seus problemas construtivos e consequências de ordem geológicogeotécnica e estrutural, em edifícios ou terrenos contíguos.

Longitudinal double-spin asymmetry for inclusive jet production in (p)over-right-arrow + (p)over-right-arrow collisions at root s=200 GeV

We report a new STAR measurement of the longitudinal double-spin asymmetry A(LL) for inclusive jet production at midrapidity in polarized p+p collisions at a center-of-mass energy of root s = 200 GeV. The data, which cover jet transverse momenta 5 < p(T) < 30 GeV/c, are substantially more precise than previous measurements. They provide significant new constraints on the gluon spin contribution to the nucleon spin through the comparison to predictions derived from one global fit to polarized deep-inelastic scattering measurements. They provide significant new constraints on the gluon spin contribution to the nucleon spin through the comparison to predictions derived from one global fit to polarized deep-inelastic scattering measurements.

Observational evidences on the modulation of the South American Low Level Jet east of the Andes according the ENSO variability

The differences on the phase and wavelength of the quasi-stationary waves over the South America generated by El Nino (EN) and La Nina (LN) events seem to affect the daily evolution of the South American Low Level Jet east of the Andes (SALLJ). For the austral summer period of 1977 2004 the SALLJ episodes detected according to Bonner criterion 1 show normal to above-normal frequency in EN years, and in LN years the episodes show normal to below-normal frequency. During EN and LN years the SALLJ episodes were associated with positive rainfall anomalies over the La Plata Basin, but more intense during LN years. During EN years the increase in the SALLJ cases were associated to intensification of the Subtropical Jet (SJ) around 30 degrees S and positive Sea Level Pressure (SLP) anomalies over the western equatorial Atlantic and tropical South America, particularly over central Brazil. This favored the intensification of the northeasterly trade winds over the northern continent and it channeled by the Andes mountain to the La Plata Basin region where negative SLP are found. The SALLJ cases identified during the LN events were weaker and less frequent when compared to those for EN years. In this case the SJ was weaker than in EN years and the negative SLP anomalies over the tropical continent contributed to the inversion of the northeasterly trade winds. Also a southerly flow anomaly was generated by the geostrophic balance due to the anomalous blocking over southeast Pacific and the intense cyclonic transient over the southern tip of South America. As result the warm tropical air brought by the SALLJ encounters the cold extratropical air from the southerly winds over the La Plata basin. This configuration can increase the conditional instability over the La Plata basin and may explain the more intense positive rainfall anomalies in SALLJ cases during LN years than in EN years.

The role of magnetic reconnection on jet/accretion disk systems

Context. It was proposed earlier that the relativistic ejections observed in microquasars could be produced by violent magnetic reconnection episodes at the inner disk coronal region (de Gouveia Dal Pino & Lazarian 2005). Aims. Here we revisit this model, which employs a standard accretion disk description and fast magnetic reconnection theory, and discuss the role of magnetic reconnection and associated heating and particle acceleration in different jet/disk accretion systems, namely young stellar objects (YSOs), microquasars, and active galactic nuclei (AGNs). Methods. In microquasars and AGNs, violent reconnection episodes between the magnetic field lines of the inner disk region and those that are anchored in the black hole are able to heat the coronal/disk gas and accelerate the plasma to relativistic velocities through a diffusive first-order Fermi-like process within the reconnection site that will produce intermittent relativistic ejections or plasmons. Results. The resulting power-law electron distribution is compatible with the synchrotron radio spectrum observed during the outbursts of these sources. A diagram of the magnetic energy rate released by violent reconnection as a function of the black hole (BH) mass spanning 10(9) orders of magnitude shows that the magnetic reconnection power is more than sufficient to explain the observed radio luminosities of the outbursts from microquasars to low luminous AGNs. In addition, the magnetic reconnection events cause the heating of the coronal gas, which can be conducted back to the disk to enhance its thermal soft X-ray emission as observed during outbursts in microquasars. The decay of the hard X-ray emission right after a radio flare could also be explained in this model due to the escape of relativistic electrons with the evolving jet outburst. In the case of YSOs a similar magnetic configuration can be reached that could possibly produce observed X-ray flares in some sources and provide the heating at the jet launching base, but only if violent magnetic reconnection events occur with episodic, very short-duration accretion rates which are similar to 100-1000 times larger than the typical average accretion rates expected for more evolved (T Tauri) YSOs.

High p(T) direct photon and pi(0) triggered azimuthal jet correlations and measurement of k(T) for isolated direct photons in p plus p collisions at root s=200 GeV

Correlations of charged hadrons of 1< p(T) < 10 Gev/c with high pT direct photons and pi(0) mesons in the range 5< p(T) < 15 Gev/c are used to study jet fragmentation in the gamma + jet and dijet channels, respectively. The magnitude of the partonic transverse momentum, k(T), is obtained by comparing to a model incorporating a Gaussian kT smearing. The sensitivity of the associated charged hadron spectra to the underlying fragmentation function is tested and the data are compared to calculations using recent global fit results. The shape of the direct photon-associated hadron spectrum as well as its charge asymmetry are found to be consistent with a sample dominated by quark-gluon Compton scattering. No significant evidence of fragmentation photon correlated production is observed within experimental uncertainties.

Azimuthal Anisotropy of pi(0) Production in Au plus Au Collisions at root s(NN)=200 GeV: Path-Length Dependence of Jet Quenching and the Role of Initial Geometry

We have measured the azimuthal anisotropy of pi(0) production for 1 < p(T) < 18 GeV/c for Au + Au collisions at root s(NN) = 200 GeV. The observed anisotropy shows a gradual decrease for 3 less than or similar to p(T) less than or similar to 7-10 GeV/c, but remains positive beyond 10 GeV/c. The magnitude of this anisotropy is underpredicted, up to at least similar to 10 GeV/c, by current perturbative QCD (PQCD) energy-loss model calculations. An estimate of the increase in anisotropy expected from initial-geometry modification due to gluon saturation effects and fluctuations is insufficient to account for this discrepancy. Calculations that implement a path-length dependence steeper than what is implied by current PQCD energy-loss models show reasonable agreement with the data.

Double-helicity dependence of jet properties from dihadrons in longitudinally polarized p plus p collisions at root s=200 GeV

It has been postulated that partonic orbital angular momentum can lead to a significant double-helicity dependence in the net transverse momentum of Drell-Yan dileptons produced in longitudinally polarized p + p collisions. Analogous effects are also expected for dijet production. If confirmed by experiment, this hypothesis, which is based on semiclassical arguments, could lead to a new approach for studying the contributions of orbital angular momentum to the proton spin. We report the first measurement of the double-helicity dependence of the dijet transverse momentum in longitudinally polarized p + p collisions at root s = 200 GeV from data taken by the PHENIX experiment in 2005 and 2006. The analysis deduces the transverse momentum of the dijet from the widths of the near-and far-side peaks in the azimuthal correlation of the dihadrons. When averaged over the transverse momentum of the triggered particle, the difference of the root mean square of the dijet transverse momentum between like-and unlike-helicity collisions is found to be -37 +/- 88(stat) +/- 14(sys)t MeV/c.

Suppression of away-side jet fragments with respect to the reaction plane in Au plus Au collisions at root s(NN)=200 GeV

Pair correlations between large transverse momentum neutral pion triggers (p(T) = 4-7 GeV/c) and charged hadron partners (p(T) = 3-7 GeV/c) in central (0%-20%) and midcentral (20%-60%) Au + Au collisions at root s(NN) = 200 GeV are presented as a function of trigger orientation with respect to the reaction plane. The particles are at larger momentum than where jet shape modifications have been observed, and the correlations are sensitive to the energy loss of partons traveling through hot densematter. An out-of-plane trigger particle produces only 26 +/- 20% of the away-side pairs that are observed opposite of an in-plane trigger particle for midcentral (20%-60%) collisions. In contrast, near-side jet fragments are consistent with no suppression or dependence on trigger orientation with respect to the reaction plane. These observations are qualitatively consistent with a picture of little near-side parton energy loss either due to surface bias or fluctuations and increased away-side parton energy loss due to a long path through the medium. The away-side suppression as a function of reaction-plane angle is shown to be sensitive to both the energy loss mechanism and the space-time evolution of heavy-ion collisions.