Estacas escavadas marangon

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Geotecnia de Fundações Prof. M. Marangon 
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Marinho, F. Mecânica dos Solos e Fundações – USP (2008) 
 
5. 1. 3 - Estacas Escavadas - Sem Deslocamento 
 
Estacas Escavadas 
Assim se denomina a estaca em que, com auxílio de lama bentonítica (se for o caso), é 
previamente feita uma perfuração no terreno, com retirada de material, em seguida, é cheia com 
concreto (concretagem submersa, quando abaixo do nível d’água). 
Essas estacas substituem, em alguns casos, os clássicos tubulões sob ar comprimido. Os 
seus diâmetros variam até 2,5 m e suas profundidades alcançam 40 m ou mais. 
 
 
 
[1]. Trado devidamente 
posicionado e pronto para 
iniciar escavação. 
 
[2]. Terreno nivelado 
facilitando a estabilização do 
caminhão. 
 
[3 e 4]. Torre e haste na 
posição vertical (verificada 
pelo nível instalado na torre). 
 
[5]. Componente hidráulico: 
ao chegar à obra, é acionado 
para que a haste fique na 
posição vertical. Todo o 
processo é mecanizado. 
 
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Exemplo de ESTACA ESCAVADA EM ROCHA 
 
Obra: Ponte sobre o Rio Orinoco 
Apresentado por Armando Negreiros Caputo 
BRASFOND / BRASFIX / SPFE 
 
 
 
 
Seqüência Construtiva: 
1) Cravação de camisa metálica até o topo da rocha. 
2) Colocação da perfuratriz Wirth e escavação em rocha por circulação reversa. 
3) Colocação da armadura. 
4) Concretagem submersa da estaca. 
5) Estaca pronta. 
 
 
 Estacas Broca 
Estaca em que a perfuração do solo é feita manualmente, com o auxílio de um trado 
manual. É cravada em pequena profundidade. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Estacas Hélice Contínua 
 
 
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Estacas Escavadas Retangular (Barrete) 
 É um tipo de fundação profunda executada por escavação mecânica, com uso ou não de 
lama bentonítica ou uso de revestimento total ou parcial, e posterior concretagem. 
 
 Seqüência executiva: 
1) Colocação da camisa guia escavação com clamshell, completando com lama o volume 
escavado. 
2) Atingida a profundidade prevista, coloca-se a armadura e o "air-lift" ou bomba de 
submersão para a troca de lama usada por nova. 
3) Colocação do tubo de concretagem e da bomba de submersão início da concretagem 
submersa com concreto plástico. 
4) Terminada a concretagem, procede-se o aterro da parte superior e ao arrancamento da 
camisa guia. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Segundo publicação da Franki, a utilização das estacas escavadas oferece as seguintes vantagens: 
- execução sem vibração e ruídos; 
- possibilidade de atravessar camadas do solo de grande resistência devido as ferramentas 
de escavação; 
- execução rápida; 
- possibilidade de atingir grandes profundidades; 
- possibilidade de resistir a grandes cargas com um único elemento de fundação, 
reduzindo deste modo o volume dos blocos; 
- executada com ferramenta mecânica “clam-shell”. 
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Estacas Raiz 
 A estaca raiz é uma estaca concretada “in loco”, com diâmetro acabado variando de 80 a 
410 mm e que apresenta elevada tensão de trabalho ao longo do fuste que é constituído de 
argamassa de areia e cimento e é inteiramente armado ao longo de todo seu comprimento. 
A aplicação inicial das estacas raiz foi ligada ao reforço de antigas fundações de 
edificações de pequeno porte, as quais o acesso era restrito a equipamentos de grande porte. A 
utilização de equipamentos de pequeno porte e movidos a eletricidade favorecia o 
funcionamento em locais fechados, evitando barulho e fumaça de motores a explosão. As 
perfuratrizes atingiam grandes profundidades, flexibilizando o dimensionamento de cargas de 
trabalho, determinadas muito mais pela capacidade estrutural da seção do que pela condição de 
suporte do subsolo. 
 
Essas vantagens fizeram com que este tipo de estaca se desenvolvesse mundialmente. 
Passou a ser utilizada também como solução de contenção de encostas, devido à possibilidade de 
executá-la inclinada com orientações tridimensionais formando um reticulado espacial. A 
concepção é aquela de uma estrutura de gravidade interna no terreno, fazendo com que o volume 
de solo atravessado pelas estacas, convenientemente espaçadas, trabalhasse como um maciço 
rígido resistindo à tração, através de armação do fuste da estaca. Atualmente, o aumento dos 
diâmetros das estacas tipo raiz bem como do porte dos equipamentos que a executam, tornaram 
essa estaca uma solução viável para fundações de edifícios. 
 
O processo executivo de uma estaca tipo raiz é composto basicamente de quatro fases 
consecutivas; perfuração, instalação da armadura, preenchimento com argamassa e remoção do 
revestimento e aplicação de golpes de ar comprimido. A Figura abaixo ilustra todo o processo 
executivo das estacas tipo raiz. (Moura et al, 2009 -UNIFOR) 
 
 
 
 
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 Estacas Injetada 
A Norma de Fundações NBR 6122/96 define estaca injetada como sendo aquela na qual 
através de injeção sob pressão de produtos aglutinantes, normalmente calda de cimento, procura-
se aumentar a resistência de atrito laterais, de ponta ou ambas. 
A injeção deve ser feita de maneira a garantir que a estaca tenha a carga admissível 
prevista no projeto e pode ser aplicada em um ou mais estágios. 
 
Seqüência Executiva: 
A execução de uma estaca injetada moldada no solo compreende as seguintes fases: 
• Escavação do furo; 
• Colocação da armadura; 
• Moldagem do fuste. 
 
 
 
 
 Estacas Strauss 
A sua execução é muito simples, não requerendo aparelhagem especial além de um pilão. 
 
 São utilizados processos comuns de escavação (semelhança com as sondagens), em que 
começa-se por apoiar sobre o solo (observado o ponto de marcação do eixo do bloco da 
fundação – centro do pilar) o tubo metálico da “strauss”. Em sequência processa a escavação 
por dentro deste tubo – retirada do solo com auxílio de uma sonda que cai no solo e faz com que 
o solo entre dentro deste tubo de auxílio à escavação, sendo este retirado do furo com solo a ser 
removido para nova operação de retirada de solo e assim por diante. Este processo faz com que 
se “enterre” um tubo de diâmetro igual ao da estaca. 
Atingida a profundidade prefixada, enche-se o tubo com cerca de 75 cm de concreto, que 
vai sendo apiloado à medida que se retira o tubo. Esta operação se repete até o concreto atingir a 
cota desejada. 
 
Embora bastante simples a sua execução, devem-se tomar cuidados especiais, sobretudo 
quando se trabalha abaixo do lençol d’água dentro do molde. Isto se consegue observando-se 
constantemente as posições relativas do molde e do concreto de enchimento. 
 
 Mais simples do que estas estacas escavadas são as estaca broca. 
 
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Estacas moldadas no local tipo Strauss 
(MR Sondagens e Estacas, 2009) 
 
 
Marinho, F. Mecânica dos Solos e Fundações – USP (2008) 
 
As principais características das Estacas Strauss são: 
• Reduzida trepidação e, conseqüentemente, pouca vibração nas edificações vizinhas à 
obra. 
• Possibilidade de execução da estaca com o comprimento projetado,permitindo cotas de 
arrasamento abaixo da superfície do terreno. 
• Facilidade de locomoção dentro da obra. 
• Permite conferir durante a percussão, por meio de retirada de amostras do solo, a 
sondagem realizada. 
• Permite verificar, durante a perfuração, a presença de corpos estranhos no solo, matacões 
e outros, possibilitando a mudança de locação antes da concretagem. 
As estacas do tipo strauss são moldadas “in 
loco”, com processo relativamente simples e 
eficaz. A perfuração é executada com o 
auxílio de uma sonda, denominada “piteira”, 
com a utilização parcial ou total de 
revestimento recuperável e posterior 
concretagem da fundação no local 
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• Capacidade de executar estacas próximas às divisas do terreno, diminuindo assim, a 
excentricidade nos blocos. 
• Execução de estacas com capacidade de 20 ton, 30 ton e 40 ton. 
 
Dimensionamento 
A determinação das seções, as localizações e profundidades serão fornecidas pelo calculista das 
fundações, com seu dimensionamento de acordo com a NBR 6118 – “Projeto e Execução de 
Obras de Concreto Armado” e NBR 6122 – “Projeto e Execução de Fundações “. 
 
Perfuração 
Após a locação dos pontos das estacas, através de gabarito indicando seus eixos, inicia-se a 
perfuração, com a piteira posicionada dentro do primeiro tubo de revestimento ( extremidade 
inferior dentada ) e com golpes sucessivos, a piteira retirará o solo do interior, abaixo do tubo, 
que se introduzirá aos poucos no terreno, por efeito de seu peso próprio. 
Quando o tubo estiver totalmente cravado, será rosqueado um novo tubo em sua extremidade 
superior livre e reiniciado o trabalho da piteira. Este procedimento será repetido até que se atinja 
a profundidade prevista para a perfuração ou as condições de suporte previstas para o terreno. 
 
Concretagem 
Ao atingir a profundidade desejada e procedida a limpeza do tubo, será lançado o primeiro 
volume de concreto no interior do tubo e apiloado com o auxílio de um pilão metálico, visando a 
formação de um “bulbo”na base da estaca. 
 
Igual volume de concreto será novamente lançado e procedido novo apiloamento, iniciando-se a 
remoção dos tubos de revestimento, com auxílio de um guincho mecânico. Esta operação se 
repetirá até que o concreto atinja a cota desejada, com a máxima precaução, a fim de impedir sua 
descontinuidade, completando assim, eventuais espaços vazios e preenchendo as deformações no 
subsolo. 
 
Armadura 
Antes da concretagem dos últimos dois metros da estaca, ou a critério do calculista das 
fundações, será colocada uma armadura, onde as barras deverão emergir fora da cota de 
arrasamento da estaca, conforme detalhe do projeto de fundações. 
 
 
 Estacas Hélice Contínua 
A estaca hélice contínua é uma estaca de concreto moldada "in loco", executada por meio 
de trado contínuo e injeção de concreto através da haste central do trado simultaneamente a sua 
retirada do terreno. (Site Engenharia, 2009) 
 
Metodologia executiva – Perfuração 
 
A perfuração consiste em fazer a hélice penetrar no terreno por meio de torque 
apropriado para vencer a sua resistência. 
A haste de perfuração é composta por uma hélice espiral solidarizada a um tubo central, 
equipada com dentes na extremidade inferior que possibilitam a sua penetração no terreno. 
A metodologia de perfuração permite a sua execução em terrenos coesivos e arenosos, na 
presença ou não do lençol freático e atravessa camadas de solos resistentes com índices de STP`s 
acima de 50 dependendo do tipo de equipamento utilizado. 
A velocidade de perfuração produz em média 250m por dia dependendo do diâmetro da 
hélice, da profundidade e da resistência do terreno. 
 
 
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Concretagem 
Alcançada a profundidade desejada, o concreto é bombeado através do tubo central, 
preenchendo simultaneamente a cavidade deixada pela hélice que é extraída do terreno sem girar 
ou girando lentamente no mesmo sentido da perfuração. 
O concreto normalmente utilizado apresenta resistência característica fck de 18 Mpa, é 
bombeável e composto de areia, pedriscos ou brita 1 e consumo de cimento de 350 a 450 Kg/m3, 
sendo facultativa a utilização de aditivos. 
O abatimento ou "Slump" é mantido entre 200 e 240mm. Normalmente é utilizada bomba 
de concreto ligada ao equipamento de perfuração através de mangueira flexível. O 
preenchimento da estaca com concreto é normalmente executado até a superfície de trabalho 
sendo possível o seu arrastamento abaixo da superfície do terreno guardadas as precauções 
quanto a estabilidade do furo no trecho não concretado e a colocação da armação. 
 
Colocação da armação 
O método de execução da estaca hélice contínua exige a colocação da armação após a sua 
concretagem. 
A armação, em forma de gaiola, é introduzida na estaca por gravidade ou com o auxílio 
de um pilão de pequena carga ou vibrador. As estacas submetidas a esforços de compressão 
levam uma armação no topo, em geral de 2 a 5,5m de comprimento. No caso de estacas 
submetidas a esforços transversais ou de tração, somente será possível para comprimentos de 
armações de no máximo 16m, m função do método construtivo. No caso de armações longas, as 
"gaiolas" devem ser constituídas de barras grossas e estribo espiral soldado na armação 
longitudinal para evitar a sua deformação durante a introdução no fuste da estaca. 
 
 
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Equipamentos 
O equipamento empregado para cravar a hélice no terreno é constituido de um guindaste 
de esteiras, sendo nele montada a torre vertical de altura apropriada à profundidade da estaca, 
equipada com guias por onde corre a mesa de rotação de acionamento hidráulico. Os 
equipamentos disponíveis permitem executar estacas de no máximo 25m de profundidade e 
inclinação de até 1:4 (H:V) 
 
 
 
 
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Controle executivo 
Para controlar a pressão de 
bombeamento do concreto, utiliza-se um 
instrumento medidor digital, que informa 
todos os dados de execução da estaca, tais 
como: inclinação da haste, profundidade da 
perfuração, torque e velocidade de rotação 
da hélice, pressão de injeção, perdas e 
consumo de concreto. Os parâmetros 
indicados no mostrador digital são 
registrados e fornecidos a um 
microcomputador para aplicação de 
software que imprime o relatório da estaca 
com as informações obtidas no campo. 
 Em centros urbanos, próximo a 
estruturas existentes, escolas, hospitais e 
edifícios históricos, por não produzir 
distúrbios ou vibrações e de não causar 
descompressão do terreno. 
 Em obras industriais e conjuntos 
habitacionais onde, em geral, há um grande 
número de estacas sem vibrações de 
diâmetros pela produtividade alcançada. 
Como uma estrutura de contenção, 
associada ou não a tirantes protendidos, 
próximo à estruturas existentes, desde que 
os esforços transversais sejam compatíveis 
com os comprimentos de armação 
permitidos. 
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 Tubulões 
 Trata-se de fundação profunda, porem destaca-se que estas fundações apresentam 
características de transmissão de carga ao sub-solo diferentes das diversas “estacas” existentes na 
Engenharia de Fundações Estas fundações, abordadasadiante, transmitem carga para o sub-solo 
através do contato da base com o solo de apoio, semelhante a uma fundação direta (como um 
bloco ou sapata). 
 
 Tubulão à Céu Aberto 
As fundações em tubulão a céu aberto são indicadas basicamente para obras que 
apresentem cargas elevadas, áreas com dificuldades de uso de técnicas de fundação mais 
mecanizadas e regiões afastadas dos grandes centros urbanos devido à dificuldade de acesso. 
 
Esse tipo de fundação é recomendado para solos de elevada “rigidez” (boa resistência). 
Isso se justifica devido ao fato da escavação ser normalmente manual, dependente de um 
“poceiro”, um ajudante e um sarilho (equipamento – figura abaixo). Mesmo com a utilização de 
equipamentos de perfuração mecânica a presença de um operário é necessária, pois o 
alargamento da base deve ser feito manualmente. 
 
 
Figura - Perfuração de tubulão na construção do Edifício Érico Veríssimo, em Juiz de 
Fora – MG, Setembro/2008. (TFC de Marcenes, 2008) 
 
 
Quando comparados a outros tipos de fundações os tubulões apresentam as seguintes 
vantagens: 
 
- Os custos de mobilização e de desmobilização são menores que os de bate-estacas e 
outros equipamentos; 
- As vibrações e ruídos provenientes do processo construtivo são de muito baixa 
intensidade, praticamente inexistentes; 
- Pode-se observar e identificar o solo retirado durante a escavação e compará-lo às 
condições do subsolo previstas no projeto; 
- O diâmetro e o comprimento do tubulão podem ser modificados durante a escavação 
para compensar condições do subsolo diferentes das previstas; 
- As escavações podem atravessar solos com pedras e matacões, sendo possível 
penetrar em vários tipos de materiais, em alguns casos em particulares até rocha; 
- É possível apoiar cada pilar em um único fuste, em lugar de apoiar em diversas 
estaca. 
 
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ASPECTOS CONSTRUTIVOS 
 
Os tubulões a céu aberto são elementos estruturais de fundação concebidos a partir da 
concretagem de um poço aberto no terreno, geralmente dotado de uma base alargada. Esse tipo 
de tubulão é executado acima do nível da água natural ou rebaixado, ou, em casos especiais, em 
terrenos saturados onde seja possível bombear a água sem risco de desmoronamentos. No caso 
de existir apenas carga vertical, este tipo de tubulão não é armado, colocando-se apenas uma 
ferragem de topo para ligação com o bloco de coroamento ou de capeamento. 
 
 
 
 
 
 
A figura abaixo ilustra a sua conformação geométrica. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura - Partes de um tubulão 
 
 
Os tubulões a céu aberto podem ser agrupados em três tipos (CINTRA et al, 1998): 
 
O fuste, que é a parte 
da coluna entre o bloco de 
coroamento e a base, 
normalmente é de seção 
circular, adotando-se 70 cm 
como diâmetro mínimo 
(para permitir a entrada e 
saída de operários), porém a 
projeção da base poderá ser 
circular ou em forma de 
falsa elipse. 
 
(ALONSO, 1983). 
 
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 21 
a) Sem contenção lateral 
Esses tubulões, também chamados de pocinhos, têm seu fuste aberto por escavação 
manual, ou mecânica, sendo que a base é, em geral, escavada manualmente. Não utilizam 
nenhum escoramento lateral e, portanto o fuste e, em especial, a base, somente podem ser 
executados em solos que apresentem um mínimo de coesão capaz de garantir a estabilidade da 
escavação (Figura). Nestes casos o diâmetro final resulta sempre maior do que o previsto em 
projeto, e o atrito lateral ao longo do fuste é reduzido quando comparado com a resistência “in 
situ” no contato solo-solo. Esta redução no atrito lateral depende do alívio de tensões, ao passar 
de uma situação em repouso para uma condição ativa, e da umidade cedida pelo concreto ao solo 
circundante, o que depende do fator água/cimento do concreto empregado. 
 
 
Figura - Tubulão sem contenção lateral 
 
b) Com contenção lateral parcial 
Essas contenções parciais têm da ordem de 2,0 metros e o solo é escorado antes de 
prosseguir a escavação. Estes revestimentos são, em geral, recuperados. Visualmente, assemelha-
se ao procedimento de contenção lateral contínua. 
 
c) Com contenção lateral contínua 
Certos tipos de equipamentos cravam uma camisa metálica, desde a superfície, ao 
mesmo tempo em que realizam mecanicamente a escavação. Normalmente estes tubulões a céu 
aberto são executados acima do lençol freático, pois a escavação manual da base, ou mesmo do 
fuste, não pode ser executada abaixo do nível da água. Nada impede, entretanto, que se estenda a 
escavação utilizando-se de rebaixamento do lençol (Figura). 
 
A aparição de água durante a escavação não é um problema, desde que possa ser contida 
e não prejudique a perfuração. "Isto é possível desde que a água seja esgotada com uma bomba 
submersível dentro do poço, expelindo o líquido do fuste", diz o engenheiro Daniel Rozenbaum, 
da Fundacta (2004). Rozenbaum explica ainda que nesse tipo de fundação é necessário 
inspecionar se há presença de gás gerada por matéria orgânica em decomposição e que pode 
causar até a morte do operário durante a execução. 
Antes de iniciarem as obras de fundação, o engenheiro projetista e mesmo o responsável 
pela construção costumam fazer um poço preliminar para inspecionar a situação do solo. O poço 
de verificação de solo deve ser mantido em média 24 horas para observar a estabilidade que a 
escavação apresenta. (TATEOKA, 2004). 
 
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Figura - Tubulão com contenção lateral. 
 
Os tubulões têm que ser dimensionados a evitar altura de base superiores a 2,0 metros, 
e em caso excepcionais, devidamente justificados, admitem-se alturas superiores a esta 
dimensão. 
 
 Tubulão à Ar Comprimido 
 
 
 
As fundações em tubulão a ar 
comprimido são indicadas, e se 
justificam, para obras que 
apresentem cargas elevadas, 
como é o caso de pontes e 
viadutos, e quando se tem o NA 
elevado. 
 
Assim, é utilizado uma 
“estrutura” fechada para que 
não ocorra a entrada da água no 
ambiente de escavação. 
Para que se mantenha o 
ambiente da escavação seco faz-
se com a aplicação de ar 
comprimido, que “expulsa” – 
inibe, a entrada da água no 
ambiente de trabalho. A figura 
ilustra a operação. 
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 23 
 
Tubulões a Ar Comprimido na Rodovia dos Imigrantes/SP: 
 
 
RESUMO DAS CARACTERÍSTICAS DAS PRINCIPAIS FUNDAÇÕES 
 
Segundo o Fundações - Manual de Estruturas 
Associação Brasileira de Cimento Portland (ABCP, 2008) 
 
 
Características das Fundações Profundas consideradas: Produtividade, Capacidade de carga, 
Profundidade máxima e Vibrações causadas 
 
 Produtividade Capacidade 
de carga 
 
Profundidade 
máxima 
 
Vibrações 
causadas 
 
 
Estacas pré-fabricadas 
 
Concreto 
 
50 m diários, 
ocorrendo variações 
em função das 
características do 
solo, profundidade da 
fundação, condições 
do terreno e distância 
entre estacas 
 
25 a 170 tf 
 
Depende do tipo de 
estaca, variando de 
8 a 12 m. Podem 
ser 
emendadas 
Apresenta 
problemas de 
barulho e 
vibrações 
durante a 
cravação 
 
Metálica 
 
50 m diários, 
ocorrendo variações 
em função das 
características do 
solo, profundidade 
da fundação, 
condiçõesdo 
terreno e distância 
entre estacas 
20 a 200 tf Não possui 
limitação de 
profundidade. 
A estaca possui 
aproximadamente 
12 m, podendo 
ser emendadas. 
 
Apresenta 
problemas de 
barulho durante a 
cravação. 
Podem ser 
cravadas sem 
causar grandes 
vibrações 
 
 
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 24 
 
Estacas escavadas 
 
Strauss 30m diários 20 a 100 tf 20 a 25 m Ausência de 
trepidações e 
vibrações em 
prédios 
vizinhos 
Barretes 
 
50 m por dia, para 
uma espessura de 40 
cm. Além disso, a 
produtividade varia 
em função do tipo de 
solo e condições 
do terreno 
500 a 1250 tf Superior a 50 m 
 
 
Franki 
 
40 m diários 60 a 400 tf Até 36 m Provoca vibração 
e 
ruídos intensos 
durante 
a execução 
Raiz 30 m diários 
 
10 a 180 tf 
 
Ausência de 
vibrações 
Hélice 
contínua 
150 a 400 m por 
dia, dependendo da 
profundidade da 
estaca, do diâmetro 
da hélice, do tipo e 
resistência do 
terreno e do torque 
do equipamento 
25 a 390 tf 
 
20 a 24m, 
existindo alguns 
equipamentos 
que chegam 
a 30 m 
 
 
Não produz 
distúrbios, 
vibrações e 
descompressão 
do terreno 
 
 
Tubulões 
 
Tubulão a 
céu aberto 
4,0 m3 de escavação 
manual 
para tubulões até 
10 m de 
produndidade 
80 m3 de escavação 
mecânica para 
tubulões até 15 m 
de profundidade 
150 a 1000 tf Limitada pelo 
Nível de Água 
 
Ausência de 
trepidações e 
vibrações em 
prédios 
vizinhos 
Tubulão a ar 
comprimido 
Variável, pois 
depende muito do 
tipo de solo 
 
800 a 1000 tf 34 m abaixo do 
nível d´água 
 
 
Ausência de 
trepidações 
e vibrações em 
prédios 
vizinhos