1. INTRODU Ç ESTACAS - fenix.tecnico.ulisboa.pt · Recalce de fundações MICRO -ESTACAS 2....

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Tecnologia da Construção de Edifícios

Mestrado Integrado em Engenharia Civil

CAP.XVII

CAP.XVII

MICRO

MICRO- -ESTACAS

ESTACAS

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Tecnologia da Construção de Edifícios

Mestrado Integrado em Engenharia Civil

1. IN

TRODU

1. IN

TRODUÇ ÇÃO

ÃO

MICRO

MICRO- -ESTACAS

ESTACAS

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1.1. Defini1.1. Definiççãoão

1. INTRODU1. INTRODUÇÇÃOÃO

Micro-estaca:

“Elemento de elevada esbelteza que faz parte da estrutura lemento de elevada esbelteza que faz parte da estrutura e que transmite ao solo, fundamentalmente por e que transmite ao solo, fundamentalmente por atrito atrito laterallateral mas tambmas tambéém por m por pontaponta, as solicita, as solicitaçções que lhe são ões que lhe são impostasimpostas””

Estaca de pequeno diâmetro (8 cm a 40 cm, sendo mais utilizadas entre os 10 e 20 cm), executada in situ, com elevada capacidade resistente (300 a 1300 kN).

MICROMICRO--ESTACASESTACAS

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ConstituiConstituiççãoão de umade umamicromicro--estacaestaca::

•• Armadura principalArmadura principal

•• Armadura secundArmadura secundááriaria

•• Calda de cimentoCalda de cimento


1.1. Defini1.1. Definiççãoão


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Micro-estacas

Maior aplicabilidade

Menor aplicabilidade

Micro-estacas do tipo I :

injectadas a baixa pressão

Micro-estacas do tipo II :

injectadas a alta pressão


1.2. Classifica1.2. Classificaççãoão


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Micro-estacas do tipo I

(injectadas a baixa pressão)

• injecção da calda feita porgravidade ou baixa pressão;

• furação entubada provisoriamente;

• onde se introduz uma armadura clássica (estacas agulha) ou um varão único (estacas raiz com injecção de ar comprimido);

• a extracção do tubo faz-se simultaneamente com a injecção da argamassa.




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• injecção da calda feita sob pressão, cerca de 20 a 40 bar

MicroMicro--estacas do tipo II estacas do tipo II

(injectadas a (injectadas a alta pressãoalta pressão))

• maior eficiência, devido à melhor qualidade de injecção.

• técnicas de injecção

IGU (injecção global unitária);

IRS (injecção repetitiva e selectiva)




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2. CARACTER2. CARACTERÍÍSTICASSTICASGERAISGERAIS


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2. CARACTER2. CARACTERÍÍSTICAS GERAISSTICAS GERAIS

• reforço de fundações;

• recalce de fundações;

• fundações de novas estruturas;

• fundações em locais de difícil acesso ou permanência;

• fundações em terrenos particularmente difíceis;

• fundações de equipamentos industriais;

• melhoria de solos e maciços rochosos;

• consolidação de terrenos;

• contenções.


2.1. Campo de aplica2.1. Campo de aplicaççãoão

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Reforço de fundações

•• capacidade resistente do terreno insuficientecapacidade resistente do terreno insuficiente

•• assentamentos diferenciais assentamentos diferenciais em edifem edifíícios contcios contííguos;guos;

Fundações Reforçadas(PLANTA)

Edifício Vizinho


2. CARACTER2. CARACTERÍÍSTICAS GERAISSTICAS GERAIS2.1. Campo de aplica2.1. Campo de aplicaççãoão

erro de projecto/construerro de projecto/construççãoão

aumento das solicitaaumento das solicitaççõesões

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•• modificamodificaçção das condião das condiçções de ões de fundafundaçção (ão (exex: aqueduto das : aqueduto das ááguas livres em Lisboa);guas livres em Lisboa);

•• elementos muito esbeltos;elementos muito esbeltos;

•• em obras de arte, com limitaem obras de arte, com limitaçções ões de vibrade vibraçção, condicionamentos ão, condicionamentos rodo e ferrovirodo e ferroviáários ;rios ;



Reforço de fundações

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Reforço de fundações de estruturas diversas

•• gruas;gruas;

•• redes de abastecimento;redes de abastecimento;

•• postes de electricidade;postes de electricidade;

•• obras de arte obras de arte -- rodovirodoviáárias erias eferroviferroviáárias.rias.



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Recalce de fundações

•• reforreforçço e recalce de o e recalce de sapatas isoladas;sapatas isoladas;

•• fundafundaçção precão precáária;ria;

•• reforreforçço a aco a acçções horizontais ões horizontais (ex.: sismo).(ex.: sismo).



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Reforço de estacas



Terreno sem capacidade resistente

Atrito

Carga

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Recalce de fundações



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Fundações em locais de difícil acesso ou permanência

•• espaespaçços confinados os confinados -- ááreas de trabalho reduzidas reas de trabalho reduzidas quer em quer em superfsuperfííciecie quer em quer em ppéé direitodireito;;

•• torres de telecomunicatorres de telecomunicaççõesões

•• torres de linhas de alta tensãotorres de linhas de alta tensão

•• chaminchaminééss

•• encostas encostas ííngremesngremes

•• estruturas de apoio de telefestruturas de apoio de telefééricosricos..



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Civ

ilFundações de estruturas de contenção de fachadas

Contenção de fachada no edifício número 250 e 254 na Avenida da

Liberdade, LisboaMICROMICRO--ESTACASESTACAS


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Consolidação de terrenos

• Escarpas e falésias;

• Muros de suporte.

• Túneis (injecções);

• Taludes;



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ilProtecção de estruturas existentes



Edifício na Quinta das

Conchas, Lumiar

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• diâmetro reduzido (10 a 20 cm)

• grande comprimento

• qualquer direcção espacial (entre 0 e 90 º)

• aplicação válida em qualquer tipo de terreno

• capacidade de carga relativamente elevada mesmo em solos de características fracas ou impermeáveis

• funcionamento à tracção ou compressão

• excelente controlo de assentamentos

• versáteis � campos de aplicação distintos

Vantagens


2. CARACTER2. CARACTERÍÍSTICAS GERAISSTICAS GERAIS2.2. Vantagens e desvantagens2.2. Vantagens e desvantagens

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• equipamento de furação de baixa potência, rotativo, ligeiro, pouco volumoso e barato

• execução em espaços exíguos

• reduzidas vibrações e ruído

• perturbação mínima no terreno

• dispensa a realização de escavação

• rapidez e facilidade de execução � economia de tempo e mão-de-obra

• possibilidade de adequada verificação / controlo de execução



Vantagens

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Desvantagens

•• necessidade de recorrer a firmas especializadas com equipamento necessidade de recorrer a firmas especializadas com equipamento e mãoe mão--dede--obra adequadosobra adequados

•• limitalimitaçção da capacidade de carga (atão da capacidade de carga (atéé 1000 a 1300 1000 a 1300 kNkN) em virtude dos ) em virtude dos pequenos diâmetrospequenos diâmetros

•• apenas mobilizam atrito lateral em terrenos com Napenas mobilizam atrito lateral em terrenos com NSPTSPT > 40 pancadas> 40 pancadas

•• reduzida capacidade para transmitir cargas por pontareduzida capacidade para transmitir cargas por ponta

•• limitalimitaçção ão àà encurvaduraencurvadura (elevada esbelteza), em solos com zonas ocas ou (elevada esbelteza), em solos com zonas ocas ou vaziosvazios



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3. MATERIAIS E 3. MATERIAIS E EQUIPAMENTOSEQUIPAMENTOS


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3. MATERIAIS E EQUIPAMENTOS3. MATERIAIS E EQUIPAMENTOS

•• Cimento Cimento portlandportland

•• ÁÁgua gua


3.1. Materiais3.1. Materiais

Calda de cimento Calda de cimento

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MicroMicro--EstacasEstacas

3. MATERIAIS E EQUIPAMENTOS3. MATERIAIS E EQUIPAMENTOS3.2. Equipamentos3.2. Equipamentos

Trado Trado

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Pequeno portePequeno porte



Alguns tipos de mAlguns tipos de mááquina utilizadas na execuquina utilizadas na execuçção de microão de micro--estacasestacas

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ilAlguns tipos de mAlguns tipos de mááquina utilizadas na execuquina utilizadas na execuçção de microão de micro--estacasestacas



Grande porteGrande porte

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MicroMicro--EstacasEstacas

Varas de furaVaras de furaçção ão

3. MATERIAIS E EQUIPAMENTOS3. MATERIAIS E EQUIPAMENTOS

BitsBits ou cabeou cabeçças de furaas de furaçção ão

3.2. Equipamentos3.2. EquipamentosVaras e bitVaras e bit

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Esquema de funcionamento de um equipamento por rotoEsquema de funcionamento de um equipamento por roto--percursãopercursão

Bit de furação

Vara

Terra solta

Coluna



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Tubo mancheteTubo manchete



Cintas helicoidais soldadasCintas helicoidais soldadas

MancheteManchete

LigaLigaçções entre tubosões entre tubos PonteirasPonteiras

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il

Mangueira para limpeza e Mangueira para limpeza e injecinjecçção com obturadorão com obturador

Obturador simples Obturador simples ou duplo ou duplo



Obturador duplo

Parede do furo

Orifício de injecção

Manga de borracha

Tubo selado no furo

Tubo de injecção

Obturador duplo

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Geradores a gasGeradores a gasóóleo fixosleo fixosGeradores a gasGeradores a gasóóleo mleo móóveisveis

CaroteadoraCaroteadora



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ilMisturadoras mMisturadoras móóveisveis



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Bombas de injecBombas de injecççãoão



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4. PROCESSO 4. PROCESSO CONSTRUTIVOCONSTRUTIVO


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Fases de execução de uma micro-estaca

4. PROCESSO CONSTRUTIVO4. PROCESSO CONSTRUTIVO

1. Marcação ou implantação;

2. Perfuração;

3. Colocação da armadura;

4. Injecção;

5. Ligação à estrutura.


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Formas de marcaFormas de marcaçção:ão:

-- cravacravaçção duma ponta de varão deão duma ponta de varão de

aaçço ou madeira;o ou madeira;

-- aplicaaplicaçção duma tinta resistente.ão duma tinta resistente.

1.1. NivelamentoNivelamento do do terrenoterreno circundante;circundante;

2.2. MarcaMarcaççãoão no terreno no terreno do centro dedo centro de

cada microcada micro--estacaestaca a executara executar

com base nos elementos de com base nos elementos de

projecto, com auxprojecto, com auxíílio de meios lio de meios

topogrtopográáficos.ficos.


4. PROCESSO CONSTRUTIVO4. PROCESSO CONSTRUTIVO4.1. Marca4.1. Marcaçção ou implantaão ou implantaççãoão

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Existem duas tExistem duas téécnicascnicas

TradoTrado

Varas e Varas e bitbit


4. PROCESSO CONSTRUTIVO4. PROCESSO CONSTRUTIVO4.2. Perfura4.2. Perfuraççãoão

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Existem duas tExistem duas téécnicascnicas

TradoTrado

Varas e Varas e bitsbits

comcom tubo de revestimentotubo de revestimento

semsem tubo de revestimentotubo de revestimento

comcom tubo de revestimentotubo de revestimento

semsem tubo de revestimentotubo de revestimento

Solos Solos coerentescoerentes -- semsem tubo de revestimentotubo de revestimento

Solos Solos incoerentesincoerentes -- comcom tubo de revestimentotubo de revestimento



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1. Colocação da ferramenta de furação (varas e bit ou trado) na cabeça de rotação da máquina;

2. Faz-se coincidir o eixo da ferramenta de furação com o eixo do furo;

3. Verifica-se o ângulo de ataque através de dois níveis perpendiculares, colocados na torre da máquina;



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4. Perfuração até à cota de projecto (vários troços da ferramenta de furação vão sendo ligados; profundidade de furação avaliada pela quantidade de troços colocados)

5. A remoção do solo é executada com jacto de água se se utilizar varas e bit (que também efectua a limpeza) ou extraída pela rosca do trado.



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il



6. Com a furação terminada, retiram-se as varas e bit ou o trado, numa operação inversa à da furação, e limpa-se o furo;

4.2. Perfura4.2. Perfuraççãoão

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4. PROCESSO CONSTRUTIVO4. PROCESSO CONSTRUTIVO4.3. Coloca4.3. Colocaçção da armaduraão da armadura

1. Coloca-se a armadura principal(varas de 6 metros) com o auxílio da torre da máquina e duas chaves de grifos;

2. Colocação do troço inferior (tubo TM) e, de seguida, os troços complementares que enroscam no anterior.

Armadura secundária

Armadura principal

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(i) Execu(i) Execuçção da caldaão da calda

1.1. Retirar alguns sacos de cimento do estaleiro da obra e posicionRetirar alguns sacos de cimento do estaleiro da obra e posicionáá--los los perto da betoneira;perto da betoneira;


4. PROCESSO CONSTRUTIVO4. PROCESSO CONSTRUTIVO4.4. Injec4.4. Injecççãoão

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2.2. ColocaColocaçção de ão de áágua na betoneira de acordo com a relagua na betoneira de acordo com a relaçção ão áágua/cimento gua/cimento pretendida;pretendida;




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3.3. ColocaColocaçção de um rasgaão de um rasga--sacos na cabesacos na cabeçça da misturadora e introdua da misturadora e introduçção ão do cimento na amassadura;do cimento na amassadura;




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4.4. Mexer manual ou mecanicamente atMexer manual ou mecanicamente atéé obter uma mistura homogobter uma mistura homogééneanea..




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((iiii) Processo de selagem) Processo de selagem

5.5. Com a calda de cimento homogCom a calda de cimento homogéénea, esta nea, esta éé colocada no balde da bomba colocada no balde da bomba de injecde injecçção;ão;



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6.6. Esta calda fica situada entre:Esta calda fica situada entre:

-- solos coerentessolos coerentes: o terreno e a : o terreno e a armadura principal / TMarmadura principal / TM

-- solos incoerentessolos incoerentes: o tubo de : o tubo de revestimento e a armadura revestimento e a armadura principal / TMprincipal / TM




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7.7. A bomba de injecA bomba de injecçção comeão começça a introduzir calda de cimento (baixa a a introduzir calda de cimento (baixa pressão), pressão), de baixo para cimade baixo para cima, com o aux, com o auxíílio de um obturador simples lio de um obturador simples ou de uma mangueira.ou de uma mangueira.




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il((iiiiii) Processo de injec) Processo de injecçção primão primááriaria

8.8. Com a calda de cimento homogCom a calda de cimento homogéénea, nea, esta esta éé colocada no balde da bomba de colocada no balde da bomba de injecinjecçção;ão;

9.9. O processo de injecO processo de injecçção dão dáá--se de se de baixo baixo para cimapara cima ao nao níível das vel das manchetesmanchetes;;

11.11. A bomba de injecA bomba de injecçção comeão começça a a a introduzirintroduzir caldacalda de cimento no interior de cimento no interior do TM ao do TM ao nníível da 1vel da 1ªª manchetemanchete (IRS);(IRS);

10.10. O O obturadorobturador (simples ou duplo) (simples ou duplo) ééposicionadoposicionado por forma a por forma a seccionar o tubo seccionar o tubo de manchetede manchete;;



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12.12. ComeComeççaa--se a injectar calda atse a injectar calda atéé a a manchete manchete abrirabrir: o : o manmanóómetro de pressãometro de pressão vai subindo vai subindo progressivamente atprogressivamente atéé a manchete abrir; a manchete abrir; quando este fenquando este fenóómeno ocorre, a pressão meno ocorre, a pressão baixa repentinamentebaixa repentinamente

14.14. ContinuaContinua--se com a injecse com a injecçção atão atéé atingir a atingir a pressão de projectopressão de projecto;;

13.13. ObservaObserva--se este fense este fenóómeno no meno no manmanóómetro metro de pressãode pressão instalado instalado àà sasaíída da bomba da da bomba injectora ou na boca da microinjectora ou na boca da micro--estaca;estaca;



((iiiiii) Processo de injec) Processo de injecçção primão primááriaria

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15.15. Se se verificar que a pressão não sobe e que Se se verificar que a pressão não sobe e que se estse estáá a gastar muito calda, a gastar muito calda, suspendesuspende--se a se a injecinjecççãoão, lava, lava--se o furo e executase o furo e executa--se nova se nova injecinjecçção no ão no dia seguintedia seguinte;;

16.16. Com a 1Com a 1ªª manchete executada, registammanchete executada, registam--se os se os valores de pressãovalores de pressão da abertura da da abertura da manchete e de injecmanchete e de injecçção da calda, assim ão da calda, assim como a como a quantidade de caldaquantidade de calda;;

17.17. Para executar a injecPara executar a injecçção da 2ão da 2ªª manchete, manchete, movemove--se o obturador duplose o obturador duplo para a zona a para a zona a injectar e repeteinjectar e repete--se o processo.se o processo.



((iiiiii) Processo de injec) Processo de injecçção primão primááriaria

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((iviv) Processo de injec) Processo de injecçção secundão secundááriaria

18.18. ColocaColocaçção de calda cimentão de calda cimentíícia no cia no interior da armadura principal, sendo interior da armadura principal, sendo preenchidos os tropreenchidos os troçços acima do tubo os acima do tubo TM;TM;

19.19. Quando a Quando a calda afluir calda afluir àà boca do furoboca do furolimpa e sem reslimpa e sem resííduos do terreno, dduos do terreno, dáá--se se por conclupor concluíída a injecda a injecçção.ão.



20.20. EventualmenteEventualmente, nesta fase, poder, nesta fase, poder--sese--áácolocar uma colocar uma armadura secundarmadura secundáária ria no no interior do tubo TM.interior do tubo TM.

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1.1. ApApóós a execus a execuçção da microão da micro--estaca, estaca, escavaescava--se o terrenose o terreno atatéé cota de fundacota de fundaçção do macião do maciçço o de encabede encabeççamento;amento;

2.2. ColocaColoca--se um se um betão de limpezabetão de limpeza na base na base da fundada fundaçção e saneiaão e saneia--se a microse a micro--estaca;estaca;


4. PROCESSO CONSTRUTIVO4. PROCESSO CONSTRUTIVO4.5. Liga4.5. Ligaçção ão àà estruturaestrutura

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3.3. ColocaColocaçção da ão da armadura do maciarmadura do maciçço de fundao de fundaççãoão, utilizando espa, utilizando espaççadores adores para garantir o recobrimento;para garantir o recobrimento;

4.4. ColocaColocaçção da ão da armadura de arranque da armadura de arranque da superestruturasuperestrutura

5.5. BetonagemBetonagem do macido maciçço.o.


4. PROCESSO CONSTRUTIVO4. PROCESSO CONSTRUTIVO4.5. Liga4.5. Ligaçção ão àà estruturaestrutura

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1. Furação até à cota prevista em projecto;

Resumo da execução de uma micro-estacas em

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2. Retira-se o trado e introduz-se o tubo manchete (armadura principal);

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3. Preenchimento do espaço entre o TM e o terreno, com calda cimentícia A calda éintroduzida com o auxílio de uma bomba injectora e de um obturador simples;

4. Para realizar o bolbo de selagem, injecta-se calda cimentícia através das manchetes, com o auxílio de um obturador duplo (de baixo para cima) e de uma bomba injectora.

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2. Extracção das varas e bit ou trado e limpeza do furo;

3. Introdução da armadura principal (tubo manchete - liso em zona corrente e com manchetes na zona de selagem);

4. Selagem com calda cimentícia do espaço entre tubos (tubo moldador e TM);

1. Perfuração com varas e bit ou trado àroto-percussão e tubo de revestimento

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6. Operação de injecção faseada do bolbo de selagem (IRS ou IGU);

7. Preenchimento do tubo TM com calda;

8. Introdução de eventual armadura complementar ou secundária no interior do tubo TM.

5. Extracção do tubo moldador, logo após a selagem ou injecção secundária;

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