Aplicação da Metodologia de Registo de Riscos a um Empreendimento em Construção

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1 Aplicação da Metodologia de Registo de Riscos a um Empreendimento em Construção Maria Gabriel da Fonseca Nunes Pereira Dissertação para a obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Civil Júri Presidente: Professor Doutor Jaime Alberto dos Santos Orientador: Professora Doutora Laura Maria Mello Saraiva Caldeira Coorientador: Engenheiro António Rosa Saraiva Vogal: Professor Doutor Emanuel José Maranha das Neves Vogal: Professora Doutora Maria Rafaela Pinheiro Cardoso Outubro de 2012

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3 RESUMO O plano de gestão de risco engloba um conjunto de procedimentos a serem aplicados em cada uma das seguintes fases fundamentais: análise de risco; avaliação do risco e gestão do risco. Na análise de risco são elencadas as causas dos perigos que podem estar presentes, analisadas as vulnerabilidades e deduzidos os eventos indesejáveis suscetíveis de ocorrer, bem como avaliadas a respetiva probabilidade e as consequências associadas. Com base nestes elementos procede-se ao cálculo do risco, dado pelo produto da probabilidade do evento pelas suas consequências. Por fim, a gestão envolve todas decisões tomadas pelos vários intervenientes, desde o planeamento ao término dos trabalhos, optando-se pelas melhores soluções, de forma a minimizar custos e rentabilizar todos os meios envolvidos com os mínimos riscos possíveis. Após a implementação destas soluções, os riscos são reavaliados, obtendo desta forma o seu valor residual. Toda esta análise foi efetuada para as frentes de obra da estrutura da tomada de água de um circuito hidráulico de uma barragem, nomeadamente de taludes de escavação, paredes ancoradas, paredes pregadas, incumprimentos de planeamento, cortina de impermeabilização e ensecadeira. É, por último, apresentado um conjunto de conclusões decorrentes da aplicação desta metodologia, bem como um conjunto de sugestões para futuros desenvolvimentos. Palavras chave- gestão de risco, maciços rochosos, paredes ancoradas, paredes pregadas, instabilidade taludes, ensecadeira. III

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5 Abstract: The risk management plan comprises a set of procedures to be implemented in each of the following key stages: risk analysis, risk assessment and risk management. In risk analysis are listed the peril causes which may be present, are analyzed the vulnerabilities and less undesirable events likely to occur as well as are assessed the related probability and associated consequences. Based on these elements one proceeds to the calculation of risk, given by the product of the event probability and its consequences. Lastly, the management involves all decisions taken by the various players, from planning to the completion of assignments, choosing the best solutions in order to minimize costs and capitalize all means involved with the minimum possible risk. After implementing these solutions, risks are reassessed, thus obtaining its residual risk. All the analysis was carried out for the work fronts of the water intake structure of a dam s hydraulic circuit, namely excavation slopes, anchored walls, nailed walls, breaches in planning, cut-off curtain and cofferdam. And lastly, submitting a set of conclusions resulting from the implementation of this methodology, as well as a set of suggestions for future developments. cofferdam. Keywords- risk management, rock massif, anchored walls, nailed walls, unstable slopes and V

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7 Agradecimentos Esta dissertação é o fruto de um trabalho conjunto, do aprender de conhecimentos e partilha de experiencias. A todos que tornaram possível e contribuíram para a sua realização, manifesto desde já, os meus agradecimentos. Quero agradecer à Professora Doutora Engenheira Laura Caldeira, minha orientadora, por todo o apoio imprescindível, paciência e profunda simpatia, cujo modo de ser e estar motiva, inspira e faz sonhar futuros engenheiros como eu. Ao engenheiro António Rosa Saraiva, orientador, a sua visão empresarial, experiência e conhecimentos de obra ajudaram na preparação desta dissertação. Agradeço à Engenheira Ana Fortunato pelo seu acompanhamento incansável, indispensável em todo o trabalho. Aos meus pais, Maria Perpétua e Manuel, agradeço tudo o que sou, a luta conjunta e o vencer de batalhas provam que não podia ter melhores pais, amigos e confidentes. Agradeço à minha amiga Inês, todas as nossas conquistas, os bons e maus momentos partilhados. À minha amiga, Maria José, agradeço a sua constante alegria e presença durante todo este trabalho. Ao departamento de geotecnia, o Professor João Bilé Serra e Professor Filipe Telmo Jeremias, Professora Maria do Carmo e Professor Luís Miranda por toda a informação partilhada, esclarecimento de dúvidas e apoio imprescindível, não podendo deixar de agradecer à Paula Fonseca, Dina Brilhante, Fernanda Palma, Teresa Marques e Graça Mota pela paciência e apoio prestado. Finalmente, the last but not the least, ao meu marido e companheiro, Hélder, que mesmo no outro hemisfério me apoiou incondicionalmente. VII

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9 ÌNDICE 1 Introdução Gestão de Risco Plano de Gestão de Risco A Obra Tipos de risco Maciços rochosos Introdução Descrição Geotécnica Básica- BGD Classificação baseada no índice RMR Tomada de Água Enquadramento Método Construtivo Sequência das Escavações Tipos de Rotura em Maciços Rochosos não Suportados Rotura Planar Rotura por Cunha Rotura por Basculamento Rotura Circular Queda de Blocos Contenções flexíveis Tipos de Rotura em Paredes Ancoradas Tipos de Rotura em Paredes Pregadas Análise e Gestão dos Riscos Instabilidade Global Rotura em paredes ancoradas Rotura das paredes armadas pregadas Materialização dos Riscos Acesso à Entrada da Tomada de Água Descrição da Obra Análise e Gestão dos Riscos Risco de Incumprimento do Planeamento Ensecadeira da Tomada de Água Descrição da Obra Processo Construtivo Fundação da Ensecadeira Corpo da ensecadeira Análise e Gestão dos Riscos IX

10 5.3.1 Rotura ou perda de funcionalidade do maciço de fundação do encontro esquerdo Rotura ou perda de funcionalidade da cortina de impermeabilização Instabilidade global da barragem Perda de funcionalidade Galgamento Conclusão Bibliografia X

11 ÌNDICE DE FIGURAS Figura 1.1- Vista aérea da barragem de Salamonde [3] Figura 1.2- Implantação geral do reforço de potência de Salamonde II [4] Figura 1.3- Implantação do descarregador de cheias complementar [4] Figura 1.4- Planta da estrutura da tomada de água [4] Figura 1.5- Planta da ensecadeira da tomada de água [4] Figura Corte da estrutura da tomada de água, com o poço das comportas e trecho de adução [4] Figura 2.1- Planta de localização do talude AB escavado [4] Figura 2.2- Cartografia Geológico geotécnica [6] Figura Determinação de RQD [7] Figura Estimativa do módulo de deformabilidade do maciço rochoso em função do índice RMR [5] Figura 3.1- Planta do Plano de escavação da Tomada de água [9] Figura 3.2- Corte A do plano de escavação da tomada de água [9] Figura Rotura planar [10] Figura Rotura por cunha [11] Figura Rotura por basculamento [11] Figura Rotura circular [11] Figura Queda livre de blocos [11] Figura 3.8- Rolamento de blocos [11] Figura 3.9- Desplacamento de blocos [10] Figura Exemplo de uma ancoragem [12] Figura Instabilidade global [12] Figura Rotura da parede de betão armado [12] Figura Rotura das armaduras [12] Figura Rotura do bolbo de selagem [12] Figura Deformabilidade excessiva do terreno suportado [12] Figura Perda de funcionalidade do sistema de drenagem interna e superficial [12] Figura Exemplo de uma pregagem [14] Figura Instabilidade global [14] Figura Rotura por arrancamento das pregagens [14] Figura Rotura por corte das pregagens [14] Figura Perda de funcionalidade do sistema de drenagem interna e superficial [14] Figura Rotura por resistência insuficiente do revestimento de betão [14] Figura Rotura por ligação deficiente entre a armadura e a parede [14] Figura Pormenor das pregagens/ ancoragens à cota 283 [17] Figura Muro betão armado moldado (esquisso 6) [18] Figura 4.1- Acesso à tomada de água onde foi encontrado um muro de alvenaria XI

12 Figura 4.2- Planta do muro ancorado e proteção do talude do acesso à tomada de água [19] Figura 4.3- Corte do muro ancorado [19] Figura 5.1- Ensecadeira da tomada de água em construção Figura 5.2- Ensecadeira da Tomada de Água [23] Figura Forma do ensaio do modelo reduzido- vistas frontal e em planta [22] Figura 5.4- Cortina de impermeabilização da ensecadeira da tomada de água [23] Figura 5.5- Corte transversal tipo da Cortina de impermeabilização [23] Figura 5.6-Localização dos furos de Injeção [23] Figura 5.7- Construção da ensecadeira da tomada de água Figura 5.8- Betonagem da ensecadeira com a telebelt Figura 5.9- Pormenor de infiltração de água nas juntas de betonagem [25] Figura Comporta de emergência na tomada de água XII

13 ÌNDICE DE TABELAS Tabela 1.1- Escala a adotar para a probabilidade de ocorrência dos riscos [2] Tabela Escala a adotar para as consequências [2] Tabela 1.3- Relação entre a escala de riscos e a escala de probabilidades de consequências [2] Tabela 1.4- Escala a adotar para os riscos e medidas gerais de controlo de riscos [2] Tabela 1.5- Ficha de Análise de riscos [2] Tabela Ficha dos riscos materializados [2] Tabela 2.1- Grau de alteração de maciços rochosos [5] Tabela 2.2- Grau de fraturação de maciços rochosos [5] Tabela 2.3- Classificação geomecânica RMR básico [5] Tabela 2.4- Classificação da condição das descontinuidades RMR básico [5] Tabela 2.5- Efeito da orientação das descontinuidades RMR [5] Tabela 2.6- Índices de RMR básico para o talude de escavação da Figura 2.1- Planta de localização do talude AB escavado Tabela 2.7- Classes de maciços rochosos de acordo com o valor de RMR [5] Tabela 2.8- Índices de RMR para o talude de escavação da Figura 2.1- Planta de localização do talude AB escavado Tabela 3.1- Códigos das fichas de registo de risco prévias à execução das escavações na estrutura de entrada da tomada de água Tabela 3.2- Ficha de análise de riscos, referente ao código [16] Tabela 3.3- Ficha de análise de riscos, referente ao código [16] Tabela 3.4- Ficha de análise de riscos, referente ao código [16] Tabela 3.5- Ficha de riscos materializados no talude frontal entre as cotas (273) e (265) [16] Tabela 4.1- Códigos das fichas de registo de risco prévias à execução do acesso à entrada da tomada de água Tabela 4.2- Ficha de análise de riscos, referente ao código [20] Tabela 5.1- Códigos das fichas de registo de risco prévias à execução da ensecadeira da tomada de água Tabela 5.2- Ficha de análise de riscos, referente ao código [16] Tabela 5.3- Ficha de análise de riscos, referente ao código [16] Tabela 5.4- Ficha de análise de riscos, referente ao código [16] Tabela 5.5- Ficha de análise de riscos, referente ao código [16] Tabela 5.6- Ficha de análise de riscos, referente ao código [16] XIII

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15 1 Introdução 1.1 Gestão de Risco Os problemas geotécnicos continuam a ser os principais responsáveis pelo prolongamento do prazo e acréscimo do custo da maioria das obras na área de construção civil. Uma adequada gestão do risco possibilita um maior controlo dos problemas que podem surgir durante e depois da construção. O risco advém do produto entre dois fatores relevantes: a probabilidade de ocorrência de um evento ou de uma sequência de eventos adversos e a gravidade das consequências associadas, originando um vasto leque de efeitos negativos, desde danos económicos até à perda de vidas [1]. O risco pode ser controlado, minimizado, partilhado, aceite mas nunca deve ser ignorado. Uma gestão sistemática do risco permite a identificação, a análise e o controlo dos problemas, permitindo desenvolver as melhores soluções para uma eficiente prevenção e redução do risco, para níveis aceitáveis, ou mesmo a sua eliminação, evitando também o esquecimento de procedimentos e garantindo que todas as medidas previstas são atempadamente tomadas [1]. A consciência do risco e das suas implicações tem de ser partilhada por todos os intervenientes na obra, desde o dono da obra, o(s) projetista(s), e/ou construtor, por forma a encontrar as soluções mais eficientes que minimizem os efeitos ou que otimizem os processos. Os três conjuntos de intervenientes devem elaborar, de comum acordo, o plano de gestão de risco, tendo em conta o grau de incerteza associado à falta de informação com a qual o projeto é elaborado, pois a perceção do terreno é baseada em amostragens pontuais, podendo certas características variar de modo considerável espacialmente, quer na horizontal ou quer na vertical. A sua elaboração obriga a uma investigação do local, considerando os dados prévios deduzidos a partir de cartas geológicas e prospeções anteriores, da presença do nível freático e da história do local. Os modelos conceptuais resultantes são cruciais para a identificação dos métodos e das características da obra, tal como para a identificação atempada de todos os riscos. Neste contexto, salienta-se a importância dos consultores de risco de cada um dos intervenientes para um melhor controlo e acompanhamento logo desde a fase de anteprojeto [1]. O dono de uma obra deve ter ideias claras sobre os seus objetivos, necessidades e nível de incerteza que está preparado para aceitar, podendo contratar um gestor de projeto que desempenhe o seu papel. Precisa de garantir a implementação de um sistema de gestão de risco desde o planeamento até ao final da obra, podendo este também influenciar o plano de segurança e saúde, plano ambiental e os riscos financeiros. Deve também decidir quem vai assumir os vários riscos da obra, podendo alguns ser objeto de seguro, ainda que a maior responsabilidade deva ser assumida tanto pelo dono da obra como pelo construtor. Para garantir que todos os procedimentos de risco são implementados, é fundamental que o dono da obra tenha um papel ativo em todo o desenvolvimento do empreendimento. Custos adicionais resultantes de comportamento imprevisto do terreno podem levar, não apenas a disputas e conflitos no decurso da construção, como a uma dispendiosa arbitragem ou a processos jurídicos que se prolongam mesmo depois de finalizada a obra. Deve, assim, ser dada especial atenção a todos os pontos do contrato, podendo mesmo recorrer a contratos 15

16 parcelares e por objetivos que facilitam o processo de negociação. Os pequenos donos de obra precisam de ser mais cuidadosos e exigentes na seleção de contratos adequados e na obtenção de dados geotécnicos, uma vez que são economicamente mais vulneráveis [1]. Um bom projeto de engenharia fornece uma das mais eficazes maneiras de controlar o risco geotécnico. O projetista deve reconhecer que as condições do solo são sempre incertas, variando de lugar para lugar e com a profundidade, devendo assim adotar estratégias que sejam válidas para lidar com esse problema. É essencial que o projeto seja sistemático na identificação dos riscos e dos respetivos responsáveis, de forma a refletir uma expressão consciente e cuidadosa das necessidades e tolerância ao risco por parte do dono de obra. Isto implica uma identificação dos perigos e das suas consequências em obra, a seleção de formas eficazes de construção para otimizar o desempenho, a redução de custos e prazos e, se possível, a diminuição da vulnerabilidade do projeto a flutuações das condições do terreno, através de um planeamento adequado da prospeção do terreno, não só antes da construção como durante a mesma. Todos estes fatores são, em suma, indispensáveis para o sucesso do empreendimento [1]. O construtor fica na maioria das obras responsável por grande parte dos riscos geotécnicos. No entanto, se estes forem bem identificados e controlados podem também representar uma oportunidade de lucro. Uma gestão de risco tendo em conta as condicionantes geotécnicas presentes permite igualmente uma eficaz utilização dos recursos [1]. Uma adicional fonte de risco está associada a trabalhos temporários devido aos, em geral, menores níveis de segurança, a diferentes métodos construtivos e a diferenças entre o previsto e a realidade que se vem a descobrir. Uma forma de diminuir esses riscos consiste na elaboração de projetos flexíveis juntamente com a prospeção, a observação e a caracterização das condições do terreno durante a construção. Estes trabalhos podem permitir também identificar oportunidades onde um reajuste do projeto pode conduzir a condições mais seguras de trabalho, mais rápidas e mais económicas [1]. Desta forma um plano de gestão de risco, descrito seguidamente, promove a identificação, a quantificação e a classificação de todos os riscos inerentes em todas as fases da obra, assim como a atribuição de responsabilidades aos respetivos intervenientes, desde o dono de obra, ao projetista e aos empreiteiros. 1.2 Plano de Gestão de Risco O plano de gestão de risco engloba um conjunto de procedimentos a serem aplicados em cada uma das seguintes fases fundamentais: - análise de risco; - avaliação do risco; - gestão do risco. A análise de risco consiste na identificação e quantificação dos vários tipos de riscos. Para tal, são elencadas as causas dos perigos que podem estar presentes na construção, analisadas as vulnerabilidades presentes e deduzidos os eventos indesejáveis suscetíveis de ocorrer, bem como a respetiva probabilidade de ocorrência, e as consequências associadas. Com base nestes elementos 16

17 procede-se ao cálculo do risco, dado pelo produto da probabilidade do evento pelas suas consequências [2]. No presente estudo, o risco é avaliado de uma forma qualitativa, com base em escalas associadas a intervalos de variação das probabilidades e de severidade das consequências. Esta severidade é avaliada em função dos custos, dos prazos e da imagem e reputação das entidades envolvidas. Para a presente classificação da probabilidade de ocorrência de risco foi adotada a escala de 1 a 5, descrita na Tabela 1.1. Tabela 1.1- Escala a adotar para a probabilidade de ocorrência dos riscos [2] Escala Classificação Probabilidade de ocorrência por secção da obra 5 Quase certo > 50% 4 Muito provável 30-50% 3 Provável 10-30% 2 Pouco Provável 2-10% 1 Raro <2% Esta tabela foi construída tendo em conta a distribuição normal ou de Gauss. Em obras definitivas, o valor cálculo fixado nos Eurocódigos para o dimensionamento de estruturas correntes está associado a uma probabilidade de 1% de ser excedido, ou seja, a uma probabilidade de 1% de se atingir o estado limite último, aqui, considerado como evento indesejável. Neste caso de estudo, uma vez que se tratam de obras temporárias, considerou-se como valor limite para este tipo de estados limites último, o dobro da referida probabilidade (2%). Eventos com probabilidade inferior a esse valor são classificados como raros, entre 2 e 10% como pouco prováveis, entre 10 e 30% como prováveis, entre 30 e 50% como muito prováveis e superior a 50% como quase certos ou inevitáveis. Os eventos prováveis a inevitáveis deverão ser sempre objeto de análise detalhada, uma vez que acarretam consequências esperadas. A Tabela 1.2 apresenta a escala de consequências adotada para as suas diferentes componentes. Dadas as condicionantes do projeto relativas a compromissos de produção de energia assumidos, que implicam que a qualquer atraso de entrada em exploração estejam associados elevados prejuízos e coimas, no cálculo das consequências pode-se constatar que o aumento do prazo de execução das atividades em análise é mais gravoso do que o acréscimo do custo das mesmas. Uma rigorosa avaliação da componente do prazo implicaria uma análise integrada de todas as atividades construtivas, o que está para além dos objetivos da presente dissertação. Assim, de modo a refletir esta preocupação, assumiu-se, simplificadamente, o aumento de prazo de execução das atividades individuais, garantindo-se que, se este for cumprido, o prazo global de execução da obra não será aumentado. Não será abordada a capacidade de recuperação do prazo de uma atividade por diminuição do tempo de execução de outra que se lhe segue, nem considerado explicitamente se a referida atividade se encontra no caminho crítico da empreitada. Esta consideração será indiretamente ponderada pela atribuição de valores de consequências superiores. [2] 17

18 Tabela Escala a adotar para as consequências [2] Aumento do Aumento do prazo de custo das Escala Classificação Descrição execução das atividades em atividades em análise (%) análise (%) Imagem e reputação Danos muito elevados em Cobertura adversa a componentes definitivas das níveis nacional e 5 Muito elevado obras, que poderão conduzir >25% >15% internacional; intervenção a atrasos e sobrecustos governamental; inquietude muitos elevados. maior do público em geral. 4 Elevado Danos elevados em componentes definitivas das obras, que poderão conduzir a atrasos e sobrecustos elevados % 10-15% Cobertura adversa a nível nacional; intervenção governamental; intervenção da administração do dono da obra e/ou do construtor. 3 Moderado Danos moderados em componentes definitivas das obras, que poderão conduzir a atrasos e sobrecustos moderados. 5-15% 4-10% Cobertura adversa a nível regional, intervenção da direção do dono da obra e/ou do construtor 2 Baixo Danos localizados. Condicionamentos dos trabalhos que poderão conduzir a atrasos e sobrecustos baixos. 2-5% 2-4% Cobertura adversa a nível local; reportação à direção dono da obra e/ou do construtor Danos localizados. 1 Muito baixo Condicionamentos dos trabalhos mínimos, de fácil resolução com atrasos e <2% <2% Sem atenção dos meios de comunicação sobrecustos muito baixos. A componente imagem e reputação das entidades envolvidas pretende tratar consequências com relevância social, como a ocorrência de perdas de vidas e ferimentos, a afetação da propriedade de terceiros ou do processo construtivo com gravidade, as quais poderão ter reflexos em meios de comunicação social e causar danos futuros ao dono de obra e ao Construtor [2]. A escala desta tabela encontra-se também compreendida entre os valores de 1 a 5, em que o valor mínimo de 1, reflete-se numa classificação muito baixa, cujos danos localizados causam um condicionamento mínimo dos trabalhos e as respetivas resoluções são fáceis, com atrasos e sobrecustos muito baixos, e que não causam nenhuma atenção dos meios de comunicação, passando despercebidos [2]. O valor 2 indica um nível de consequências baixo, com danos também localizados. No entanto, o condicionamento dos trabalhos e respetivas soluções poderão conduzir a atrasos e sobrecustos baixos, refletindo uma variação entre 2 e 5% nos custos da atividade e entre 2 e 4% no 18

19 respetivo acréscimo de prazo. Neste caso, a imagem/reputação já são alvos de cobertura adversa a nível local e a sua ocorrência poderá ser reportada à direção do dono de obra ou do construtor [2]. A escala de valor 3 traduz-se numa classificação moderada, sendo os danos moderados em componentes definitivas das obras, que poderão conduzir a atrasos e sobrecustos moderados. Os custos de tais atividades assumem acréscimos entre os 5 e os 15% e os seus atrasos situam-se entre os 4 e os 10%. Poderá ocorrer uma cobertura adversa a nível regional, podendo ser necessária a intervenção da direção do dono de obra ou do construtor [2]. Em penúltimo lugar está o valor 4, com uma classificação elevada, que descreve danos elevados também em componentes definitivas das obras, que poderão conduzir a sobrecustos e atrasos elevados, com um aumento, respetivamente, entre 15 e 25% e 10 e 15%. Ao nível da imagem e reputação uma é considerada provável a existência de uma cobertura adversa a nível nacional e fundamental a intervenção da administração do dono de obra e do construtor [2]. Finalmente, o valor 5, cuja classificação muito elevada traduz-se em danos muito elevados nas componentes definitivas das obras, que poderão conduzir a custos com aumentos superiores a 25% e atrasos construtivos superiores a 15%. Dada a dimensão do evento considerado é provável que desperte um interesse a nível nacional e internacional, sendo tal acontecimento nefasto para a imagem e a reputação das entidades envolvidas, uma vez que provoca agitação no público em geral [2]. Do produto entre o valor da probabilidade de ocorrência dos eventos pelo valor das suas consequências, obtêm-se uma quantificação do valor do risco, que varia de 1 a 25, como está representado na Tabela 1.3, sendo as cores uma forma expressiva de avaliar o risco o verde associado à ausência de risco relevante e, no oposto da tabela, o vermelho que alerta para o perigo máximo [2]. Tabela 1.3- Relação entre a escala de riscos e a escala de probabilidades de consequências [2] Escala de riscos Escala de consequências Escala de probabilidades A avaliação do risco tendo por base estes valores, origina uma classificação que pode ir desde o trivial ao intolerável. Quando o risco é considerado trivial (1-4) não é necessário tomar qualquer medida de controlo, moderado (5-9) recomenda-se uma observação, não sendo necessário tomar medidas a não ser que estas representem uma oportunidade de minimização de custos ou de prazos. No caso dos riscos significativos (10-14), considerados como toleráveis, deve ser levada a efeito uma análise e implementadas medidas de controlo de baixo custo. Procede-se à suspensão dos trabalhos quando se está perante riscos substanciais (15-19) ou riscos intoleráveis (20-25), sendo imperativo a implementação de medidas que reduzam o risco, (Tabela 1.4) [2]. 19

20 Tabela 1.4- Escala a adotar para os riscos e medidas gerais de controlo de riscos [2] Escala Classificação Ação a desenvolver Nenhuma medida de controlo. Recomendável a adoção de medidas de 1-4 Trivial deteção. Consideração de soluções mais eficientes ou introdução de melhorias, 5-9 Moderado preferencialmente sem custos extra. Identificação e avaliação de medidas de controlo dos riscos de custos baixos Significativo a moderados e de procedimentos de atuação para situações de materialização dos riscos em análise. O trabalho não é reiniciado sem que o risco tenha sido reduzido. Identificação Substancial e avaliação de medidas de controlo dos riscos, a implementar necessariamente O trabalho não é reiniciado sem que o risco tenha sido reduzido. Identificação Ou efeitos e avaliação das medidas de controlo dos riscos a implementar. O risco Intolerável potencialmente residual deve ser reduzido para, pelo menos, moderado. Se o risco não puder catastróficos ser reduzido o projeto não poderá prosseguir A etapa seguinte é a gestão do risco, a qual consiste na identificação de medidas de minimização ou de eliminação do risco. Assim, com base em cada tipo de risco e respetiva escala, é indicado um conjunto de respostas pré-definidas, na qual são reconhecidos os procedimentos, meios e condições de aplicação, por forma a controlar e diminuir o risco inicial, bem como avaliado o risco residual, o qual deve ser suficientemente reduzido [2]. Por último identificam-se os responsáveis pela gestão de risco, que devem decidir se e quando tais medidas ou procedimentos devem ser implementados antes e/ou no decorrer dos respetivos trabalhos. Deve-se salientar que uma medida tomada antecipadamente pode levar à eliminação do problema (prevenção), enquanto uma resposta no decorrer da obra tem como papel principal minimizar os efeitos, diminuindo ao mínimo o risco do seu impacte [2]. A gestão do risco tem de estar, assim, presente e interveniente em todas as decisões da obra, desde o planeamento até ao término dos trabalhos, optando-se pelas melhores soluções, de forma a minimizar custos e rentabilizar todos os meios envolvidos com os mínimos riscos possíveis. Depois de aplicada a resposta planeada, é efetuada uma nova avaliação do risco, sendo o risco residual avaliado mais uma vez do ponto de vista da probabilidade de ocorrência e suas consequências até que este seja aceitável ou, em casos excecionais, tolerável [2]. Nesta obra, a metodologia adotada foi a do registo de todos os riscos, materializada através da elaboração das respetivas fichas de análises de riscos e nas fichas dos riscos materializados [2]. As fichas de registo de risco (Tabela 1.5) contêm, assim, todos os dados descritos na gestão dos riscos, sendo uma poderosa forma de controlar os riscos presentes em obra, constituindo assim como uma prevenção ou solução imediata dos problemas que possam surgir, podendo ser consultados por todos os intervenientes da obra. A sua aplicação sistemática poderá adicionalmente contribuir para um aperfeiçoamento contínuo do processo de gestão de riscos. Estas fichas têm como principal função apresentar de uma forma clara e simples toda a informação referente ao estudo elaborado pelos analistas de risco [2]. 20

21 Por sua vez, as fichas dos riscos materializados (Tabela 1.6) são uma forma de registar todos os problemas que ocorrem na obra e relacioná-los com as fichas de registo de risco previamente desenvolvidas. As fichas dos riscos materializados contêm a descrição dos riscos, as causas prováveis e as respetivas consequências, bem como o valor do risco real ao nível de probabilidade e de consequências. Também incluem as formas de controlo alvo de estudo e as medidas implementadas devidamente registadas e datadas. Estas fichas permitem não só uma documentação e acompanhamento atempado de todos os incidentes e acidentes decorrentes dos trabalhos, mas também uma forma de prever novos incidentes semelhantes, que serão tidos em consideração nas atividades futuras de gestão de risco [2]. A metodologia de gestão de risco descrito é aplicada de forma ilustrativa ao reforço de potência da barragem de Salamonde, que se descreve muito sucintamente no subcapítulo seguinte. 21

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23 Tabela 1.5- Ficha de Análise de riscos [2] PERIGO SEVERIDADE RISCO RESPOSTA PLANEADA RISCO RESIDUAL EVENTO VULNERABILIDADES CONSEQUÊNCIAS PROBABILIDADE INDESEJÁVEL Imagem / Imagem / DESCRIÇÃO CAUSAS Custos Prazos Custos Prazos (Procedimentos, meios e condições de aplicação) Prob. Sev. RISCO Reputação Reputação RESPONSÁVEL 23

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25 Tabela Ficha dos riscos materializados [2] RISCOS OBSERVADOS NO DECURSO DA CONSTRUÇÃO Frente de trabalho SUBSISTEMA Descrição Causas prováveis Consequências Risco real Probabilidade: Consequências: Risco: Controlo do risco Medidas implementadas Data Medidas Risco residual Probabilidade: Consequências: Risco: Observações Delegado na Obra Gestor do Risco 25

26 1.3 A Obra Tendo como base a metodologia descrita, a presente dissertação aplica a análise de risco à construção da tomada de água do reforço de potência da barragem de Salamonde. Esta barragem é constituída por um arco, com 75 metros de altura, e entrou em funcionamento em 1953, sendo implantada no leito do rio Cávado, no concelho de Vieira do Minho, no distrito de Braga (Figura 1.1). Figura 1.1- Vista aérea da barragem de Salamonde [3] Do ponto de vista geológico, a obra está inserida maioritariamente num maciço granítico, com alguns depósitos superficiais, sendo que nas primeiras dezenas de metros este maciço se encontra muito alterado e fraturado, com uma resistência moderada, passando em profundidade a um maciço são, pouco fraturado e de elevada resistência [2]. O reforço da potência aproveitará a queda entre as albufeiras de Salamonde (nível de pleno armazenamento (NPA) à cota 270,36 m) e de Caniçada (NPA à cota 152,50 m), com um desnível médio de 118 m, como esquematicamente se apresenta na Figura 1.2 (Caniçada à esquerda e Salamonde à direita) [2]. Figura 1.2- Implantação geral do reforço de potência de Salamonde II [4] Também na Figura 1.2 se representam as estruturas já existentes como a barragem de Salamonde, a central (no esquema designada por antiga central), o caminho de acesso à restituição e a estrada de acesso à central e as obras a construir, designadamente, a ponte sobre o rio Cávado, 26

27 o canal de restituição, a estrutura da restituição, o túnel de restituição, o túnel de acesso à central, a central, o trecho de adução, a tomada de água, a chaminé de equilíbrio e a escombreira. A empreitada inclui ainda a execução de um descarregador de cheias complementar, situado na margem direita da barragem, o qual está representado na Figura 1.3, cujo projeto foi elaborado por um outro projetista. O projeto contempla ainda a construção de 3 ensecadeiras a da tomada de água, a da Restituição e a ensecadeira do descarregador de cheias complementar indispensáveis à realização dos vários trabalhos [4]. Figura 1.3- Implantação do descarregador de cheias complementar [4] Dado ser o objeto do presente trabalho, descrevem-se, seguidamente, as obras associadas, em particular, à execução da tomada de água: estrutura de entrada, ensecadeira, poço de adução e trecho de adução, bem como algumas obras complementares. Para a construção da estrutura de entrada da tomada de água será necessário efetuar um conjunto de escavações à superfície (modelando o terreno em vários taludes e plataformas) e realizar um túnel a partir de um emboquilhamento. Esta estrutura, em betão armado, disporá de comportas de fecho, a serem inseridas no túnel a partir de um poço com início numa plataforma a cota superior (277 m). A este túnel seguem-se o poço e o trecho de adução, que fazem a ligação à central (equipada com grupo reversível). À central segue-se o túnel de restituição, a estrutura da restituição e o seu respetivo canal [4]. Todo o circuito hidráulico, com cerca de 2 km de comprimento, tem captação por turbinagem na tomada de água, imediatamente a montante da barragem, e restituição na albufeira de Caniçada. O respetivo trecho de adução terá comprimento de 200 m. Por sua vez, a central subterrânea será implantada em caverna abobadada à profundidade aproximada de 200 m, localizada a cerca de 150 m a sul do encontro esquerdo da barragem de Salamonde. Dadas as características do maciço nesta zona, não foi previsto qualquer revestimento da central, para além do recurso a suportes pontuais do maciço e à colocação dum teto falso para recolha das águas de infiltração [4]. O túnel de restituição (com 1910 m de comprimento), sub-horizontal ao longo da maior parte do percurso, apresenta uma pendente de 10% junto à restituição de Caniçada. Dado o caráter reversível do circuito, a restituição pode funcionar também como adutora. Na outra extremidade encontra-se a chaminé de equilíbrio deste túnel, em forma cilíndrica, com uma altura de 50 m e 27

28 diâmetro de 20 m. A adoção de um sistema reversível visa obter maiores lucros, aproveitando as horas de vazio para repor parte da água na barragem de Salamonde, turbinando-a no restante horário por um valor mais elevado [4]. Estima-se um volume de escavação (essencialmente rocha) a conduzir a depósito definitivo de perto de m 3. Para tal, no vale atual do rio Mau, formar-se-á uma escombreira, cuja geometria será conseguida numa sequência de talude e de plataforma capaz de assegurar a estabilidade do depósito e uma adequada recuperação paisagística, sendo necessário proceder ao desvio desse rio, para um canal em betão armado [4]. Esta tese incide numa frente específica de trabalho a tomada de água (Figura 1.4), uma vez que esta contempla um amplo conjunto de trabalhos distintos presentes na obra, assim como os seus riscos inerentes. Estes trabalhos incluem escavações e contenções de taludes, a construção da ensecadeira e o tratamento das suas fundações, outros trabalhos que não foram alvo deste estudo em concreto são a realização de um emboquilhamento de forma convergente do túnel, a escavação dos túneis da estrutura de entrada e do trecho de adução, a construção do poço das comportas, construído pelo método NATM, e do poço de adução vertical, executado pelo método raise boring, cujas soluções e processos de construção necessitam de um vasto leque de equipamentos e recursos técnicos e profissionais [4]. Figura 1.4- Planta da estrutura da tomada de água [4] Para ser possível a construção da tomada de água é necessário realizar uma ensecadeira provisória em betão (Figura 1.5) que será analisada em pormenor no capítulo 5 desta dissertação. As estruturas de entrada da tomada de água, o seu emboquilhamento, a ligação com o poço das comportas e sua conexão ao trecho de adução serão estudadas no capítulo 6 (Figura 1.6). 1.4 Tipos de risco No âmbito deste estudo, os principais risco a considerar são os riscos de projecto, os riscos relativos a obras temporárias e os riscos decorrentes de subcontratação do consórcio de construção, incluindo projetos e construção. 28

29 Figura 1.5- Planta da ensecadeira da tomada de água [4] Figura Corte da estrutura da tomada de água, com o poço das comportas e trecho de adução [4] Os riscos de projeto englobam todos os eventuais problemas de origem geotécnica relacionada com a obra que devem ser analisados e revistos no decorrer dos trabalhos, uma vez que as condições do solo nem sempre são as esperadas e por vezes as soluções não são as mais adequadas, sendo necessário um ajuste. 29

30 Os riscos de obras temporárias são controlados através de projetos flexíveis, de um acompanhamento de especialistas atentos e da realização de prospeção, de observação e de caracterização das condições do terreno sempre que necessário. Deste modo, pode ser adotada uma construção mais segura, rápida e económica, assim como podem surgir eventuais oportunidades em alternativa ao projeto inicial. Os projetos e trabalhos subcontratados devem ter em conta as condições do solo, e os respectivos responsáveis devem integrar o painel de gestão de risco de forma a adotarem as melhores decisões e controlarem os riscos inerentes [2]. Um dos aspetos fundamentais da análise de risco é a prospeção, o reconhecimento e a classificação do terreno, de modo a ser possível avaliar o comportamento esperado no decurso da execução da obra e identificar os mecanismos de rotura associados às condições geotécnicas prevalecentes, ao processo construtivo proposto e à obra em concreto a executar. Os maciços (essencialmente rochosos) encontrados foram objeto de análise, de cartografia e de classificação adequada. De forma à melhor compreensão da metodologia de classificação adotada, no capítulo 2 são sucintamente descritas as várias classificações dos maciços rochosos atualmente utilizadas, destacando-se o índice de qualidade denominado Rock Mass Rating (RMR). 30

31 2 Maciços rochosos 2.1 Introdução Os maciços de terreno subdividem-se em dois grandes grupos: os solos e as rochas. Para os solos existem diversas classificações que permitem inferir o seu comportamento, sendo a mais utilizada a Classificação Unificada dos Solos. Para a escavação de maciços rochosos recorre-se essencialmente a uma descrição básica do maciço (BGD Basic Geotechnical Description) e à classificação baseada no índice RMR (Rock Mass Rating) desenvolvido por Bieniawski (1976). Numa fase inicial do estudo, fase do projeto, é usual elaborar-se uma classificação geológica que permita uma visão geral do maciço, sendo um ponto de partida para uma análise mais aprofundada ao nível da engenharia e para a proposta de um zonamento geotécnica, onde são incluídos parâmetros como a caracterização geológica, a espessura de camadas, o espaçamento entre fraturas, e que pretendem dar uma descrição clara do comportamento do maciço rochoso. Estes estudos foram pioneiros em túneis, sendo a referida classificação deduzida para estes tipos de obras. No entanto, posteriormente foi efetuada a respetiva extrapolação e adaptação para taludes de escavação, sendo de seguida apresentada em pormenor. 2.2 Descrição Geotécnica Básica- BGD O comportamento do maciço rochoso é, numa primeira análise, condicionado pelo seu estado de alteração (Tabela 2.1) e de fraturação (Tabela 2.2). Os estados de alteração e de fraturação do maciço costumam ser analisados, na fase de projeto, com base em amostras obtidas por sondagens com recuperação contínua e, na fase de construção, com base na cartografia geotécnica. Para determinar o estado de alteração de uma rocha utiliza-se um martelo de mão, com o objetivo de testar a sua resistência, ou observa-se simplesmente a coloração e o brilho de certos minerais, como o feldspato ou os minerais ferromagnesianos. Este estado de alteração pode variar desde o estado são (W 1 ), em que a rocha não apresenta qualquer sinal de alteração, até ao estado decomposto (W 5 ), com um comportamento próximo de um solo, uma vez que o maciço se apresenta completamente friável. Os estados intermédios (W 2, W 3 e W 4 ) encontram-se descritos na Tabela 2.1. Por vezes, a distinção entre os estados descritos não é clara, optando-se nestes casos por classificações com dupla numeração, como por exemplo W 3-4, que significa que o maciço em estudo possui um estado entre as classificações W 3 e W 4 [5]. Por sua vez, o estado de fracturação de um maciço baseia-se, em geral, no espaçamento entre diáclases. O estado de fraturação de uma rocha oscila entre F 1 a F 5. No primeiro as fraturas encontram-se muito afastadas, com um espaçamento superior a 2,0 m, em oposição ao estado F 5 para o qual as fraturas se encontram muito próximas, com espaçamentos inferiores a 0,06 m. Por sua vez, os estados intermédios encontram-se discriminados na Tabela 2.2. Quando um maciço rochoso numa determinada área apresenta fraturas com espaçamentos compreendidos entre duas 31

32 designações também é adotada uma designação mista. Por exemplo, um estado de fraturação entre F 3 e F 4, designa-se como F 3-4. Tabela 2.1- Grau de alteração de maciços rochosos [5] Símbolos Designações Características W 1 São Sem quaisquer sinais de alteração W 2 W 3 W 4 W 5 Pouco alterado Medianamente alterado Muito alterado Decomposto (saibro) Sinais de alteração apenas nas imediações das descontinuidades Alteração visível em todo o maciço rochoso, mas a rocha não é friável Alteração visível em todo o maciço e a rocha é parcialmente friável O maciço apresenta-se completamente friável com comportamento de solo Tabela Grau de fraturação de maciços rochosos [5] Símbolos Intervalo entre fraturas (m) Designação F 1 >2,00 Muito afastadas F 2 0,60-2,00 Afastadas F 3 0,20-0,60 Medianamente afastadas F 4 0,06-0,20 Próximas F 5 <0,06 Muito próximas A título de exemplo apresenta-se, na Figura 2.2, uma cartografia geológico-geotécnica obtida na escavação localizada no talude frontal AB da tomada de água (Figura 2.1) à cota 268 m. O granito do Gerês é a rocha predominante. Trata-se de um granito porfiroide de grão grosseiro, biotitico, de cor acinzentada, com intercalações de uma rocha episienitica, de cor avermelhada, resultante da alteração hidrotermal do granito do Gerês. Figura 2.1- Planta de localização do talude AB escavado [4] Inicialmente o terreno é dividido em zonas de características diferenciadas, a classificar separadamente, sendo as suas fronteiras definidas por falhas, mudança do tipo de rocha ou mesmo mudança das respetivas características dentro do mesmo tipo de rocha. Na Figura 2.2, podem-se observar 4 zonas distintas, que subsequentemente se descrevem: Zona 1/Zona 3: constituído por 3 zonas (A, B e C) com características distintas. Na zona mais superficial, denominada de C, o maciço apresenta-se com uma alteração W 3-4 e fracturação F 3-4. Na 32

33 zona B a alteração e a fraturação são mais intensas W 4-5 e F 5. Por último, na zona A a alteração é do tipo W 3 e a fraturação F 4. Figura 2.2- Cartografia Geológico geotécnica [6] Zona 2 / Zona 4: o maciço apresenta uma alteração W 5, sendo considerado como um saibro devido ao seu elevado estado de decomposição, completamente friável, comportando-se como um solo. O seu estado de fraturação elevado corresponde a uma classificação F 5. À superfície ocorre uma camada de solo residual, representada com a cor castanha. 2.3 Classificação baseada no índice RMR A determinação do índice RMR baseia-se numa classificação geomecânica que incide sobre a atribuição de um peso a cada um dos seis parâmetros seguintes: 1. resistência à compressão uniaxial da rocha; 2. índice de qualidade RQD; 3. espaçamento das descontinuidades; 4. condições das descontinuidades; 5. condições de percolação das águas subterrâneas; 6. orientação das descontinuidades. A soma dos primeiros cinco pesos origina o RMR básico, que, em conjugação com o último (orientação das descontinuidades), dá origem ao RMR [5]. A Tabela 2.3 permite determinar os pesos referentes aos 5 primeiros parâmetros. No entanto, se existir uma descrição mais pormenorizada do parâmetro Condições das descontinuidades, o seu valor pode ser obtido pela soma dos pesos descritos na Tabela 2.4. Como pode observar-se, a melhor qualidade do maciço está associada a maiores valores dos pesos para cada um dos parâmetros considerados. 33

34 Tabela Classificação geomecânica RMR básico [5] Parâmetros Coeficientes Resistência da rocha intacta Carga Compressão >10 MPa 4-10 MPa 2-4 MPa 1-2 MPa pontual uniaxial Compressão < 1 >250 MPa MPa MPa MPa Uniaxial MPa MPa MPa Pesos R.Q.D % 75-90% 50-75% 25-50% < 25% Pesos Espaçamento das descontinuidades >2 m 0,6-2 m mm mm < 60 mm Pesos Superfícies Superfícies Superfícies Superfícies ligeiramente polidas ou muito rugosas, ligeiramente Enchimento mole rugosas, enchimento sem rugosas, com espessura > Condições das separação com espessura separação, separação <1 5 mm ou juntas descontinuidades <1mm, <5mm ou juntas paredes de mm, paredes contínuas com paredes contínuas com rocha não ligeiramente separação > 5 mm muito separação 1- alteradas alteradas alteradas 5mm Pesos Caudal por 10m de comprimento nenhum < 10 l/min l/min l/min >125 l/min do Túnel Relação Presença pressão da de água água vs tensão 0 <0,1 0,1-0,2 0,2-0,5 >0,5 principal máxima Condições Completamente Água gerais seco intersticial Húmido Escorrimentos Entrada de água Pesos Ao primeiro parâmetro está associado um peso que varia de 0 a 15, conforme o valor obtido em ensaios de carga pontual ou de compressão uniaxial da matriz rochosa. Por exemplo, a um provete de rocha com uma resistência no ensaio de carga pontual entre os 4 e os 10 MPa ou no ensaio de compressão uniaxial de 100 a 250 MPa será atribuído de 12. O parâmetro correspondente ao índice de qualidade RQD (Figura 2.3) é definido como o quociente, em percentagem, entre o somatório dos troços dos tarolos de sondagem com comprimentos superiores a 100 mm e o comprimento total furado, determinados em cada operação. Esta determinação é efetuada em sondagens de diâmetro superior a 55 mm, obtidas através de amostradores com parede dupla ou tripla, de acordo com o tipo de terreno. Consoante o valor de RQD obtido, atribui-se um peso, como se pode constatar através da Tabela 2.3. Por exemplo, para o valor de RQD da Figura 2.3 (55%), o peso associado é de

35 O espaçamento das descontinuidades, referente ao 3º parâmetro, pode ser superior a 2 m, assumindo nesse caso o peso o valor máximo de 20, ou inferior a 0,06 m, com um valor mínimo igual a 5. Todos os valores intermédios encontram-se discriminados na Tabela 2.3. L-Comprimento total furado numa manobra Neste exemplo: Figura 2.3 Determinação de RQD [7] Tabela Classificação da condição das descontinuidades RMR básico [5] Comprimento da descontinuidade (persistência) < 1m 1-3 m 3-10 m m >20 m Peso Separação (abertura) Nenhuma < 0,1 mm 0,1-1,0 mm 1-5 mm >5 mm Peso Rugosidade Muito rugoso Rugoso Ligeiramente rugoso Quase liso Peso Enchimento Nenhum Duro com espessura <5 mm Duro com espessura >5 mm Mole com espessura <5 mm Liso Mole com espessura >5 Peso Grau de alteração Não alteradas Ligeiramente alteradas Moderadamente alteradas Muito alteradas mm Em decomposição Peso O 4º parâmetro diz respeito a condições das descontinuidades e pode ser obtido de duas formas distintas diretamente, de uma forma mais expedita e rápida por simples observação e utilizando a medição da abertura e o tipo de enchimento presente (Tabela 2.3), ou através da soma de 5 pesos (Tabela 2.4). No primeiro caso, a classificação das superfícies das paredes das descontinuidades varia entre muito rugosas, polidas ou com enchimento mole com espessura superior a 5 mm, com pesos associados que variam entre 30 a 0. No método alternativo são considerados parâmetros como o comprimento, a separação, a rugosidade, o enchimento da descontinuidade e o grau de alteração das suas paredes, originando, cada qual, um peso parcelar, cuja soma que dá o peso que descreve a condição das descontinuidades. 35

36 A presença de água, em termos de caudais afluentes e pressões intersticiais relativamente ao estado de tensão do maciço, corresponde ao parâmetro 5. Como se indica na Tabela 2.3, o seu peso varia entre os valores de 0 e 15. A soma destes 5 parâmetros gera o RMR básico. Por último, o último fator corretor do somatório, orientação das descontinuidades, pretende traduzir a medida em que esta orientação é mais ou menos favorável em relação à orientação prevista para a escavação. O seu valor, que contrariamente aos pesos anteriores toma valores nulos ou negativos, é dado na Tabela 2.5. Somado com os restantes, obtêm-se o valor final de RMR. Tabela Efeito da orientação das descontinuidades RMR [5] Direção perpendicular ao eixo do túnel Direcção paralela ao eixo do túnel Abertura do túnel no sentido Inclinação Muito favorável da inclinação Inclinação Abertura do túnel no sentido inverso da inclinação Inclinação Inclinação Favorável Razoável Desfavorável Inclinação Muito desfavorável Inclinação Razoável Inclinação 0-20 Razoável Orientação das descontinuidades Túneis e Pesos minas Muito Muito Favorável Razoável Desfavorável favorável desfavorável Fundações Taludes No caso do exemplo apresentado anteriormente na Figura 2.2, determinaram-se as classificações dos conjuntos de zonas 1 e 3 e 2 e 4. Na primeira classificação, zonas 1 e 3, o RMR assume 3 valores diferentes nas camadas A, B e C consideradas (ver Tabela 2.6). Na camada mais superficial, denominada de C, o índice RMR básico assume o valor de 38, resultante da soma dos seguintes pesos; 4, para o 1º parâmetro, dado que a resistência à compressão uniaxial apresenta um valor entre 20 a 30 MPa; 8, para o segundo, uma vez que a percentagem de RQD se encontra-se entre os 25% a 30%; 10, para o espaçamento observado entre as descontinuidade, que se fixa-se entre 0,20 a 0,60 m 0, para as condições das descontinuidades, pois apesar de se caracterizarem como rugosas a ligeiramente rugosas, irregulares, com paredes moderadamente a muito alteradas, apresentam um enchimento areno-argiloso, com uma espessura superior a 5 mm, que condiciona totalmente a sua resistência na eventualidade de um possível deslizamento (ver Tabela 2.6). 36

37 15, para o parâmetro 5, referente à presença de água, uma vez que as descontinuidades se encontravam completamente secas. Semelhante análise foi efetuada para as restantes zonas (Tabela 2.6), salientando-se o facto de nas Zona 1 e 3, nomeadamente nas respetivas camadas, seria de esperar um valor de RMR básico crescente em profundidade. Tal não se verifica, possivelmente devido à existência de diáclases e infiltrações de água, que tornaram o maciço intermédio, designado B, de qualidade inferior ao sobrejacente e ao sobrejacente. Também se pode concluir que as Zonas 2 e 4, devido ao seu elevado estado de alteração e de fraturação, apresentam valores do índice RMR básico relativamente baixos [5]. Tabela 2.6- Índices de RMR básico para o talude de escavação da Figura 2.1- Planta de localização do talude AB escavado Zona 1/ Zona 3 Zona 2/ Zona 4 A B C Valor Peso Valor Peso Valor Peso Valor Peso 1 RCU (MPa) 20 a 30 4 < a 40 4 <2 1 2 RQD (%) 25 a a a 35 8 < Espaçamento das descontinuidades (cm) Condições das descontinuidades 20 a <6 5 6 a 20 8 <6 5 Enchimento mole com espessura >5mm 0 Enchimento mole com espessura >5mm 0 Enchimento mole com espessura >5mm 0 Enchimento mole com espessura 5 Presença de água Seco 15 Seco 15 Seco 15 Seco 15 TOTAL >5mm 0 Em função do valor RMR obtido, é atribuído ao maciço rochoso uma das cinco classes descritas na Tabela 2.7. Através desta classificação são obtidas indicações do tempo médio de autosustentação para túneis não revestidos em função do respectivo vão ou em taludes de escavação. Podem igualmente ser inferidas estimativas das características resistentes do maciço rochoso (coesão e ângulo de atrito). Com base na Tabela 2.7, se o valor final do RMR se encontra com valores compreendidos entre (classe I), o maciço rochoso será de muito boa qualidade, com uma coesão superior a 400 kpa e um ângulo de atrito maior que 45º, permitindo a execução de túneis não revestidos, com cerca de 15 m de vão, auto-sustentáveis por cerca de duas décadas. Por sua vez, se o valor se encontrar entre (classe II), a rocha é de boa qualidade, com coesão entre 300 e 400 kpa e ângulo de atrito entre 35º e 45º. O maciço será autoportante durante cerca de um ano para túneis não revestido com vãos de cerca de 10 m. No entanto, se o valor de RMR se situar entre os valores de 60-41, esse tempo desce consideravelmente para cerca de uma semana, para túneis não revestidos com vãos de cerca 5 m, o maciço rochoso será razoável (classe III), com uma coesão entre 200 e 300 kpa e o ângulo de atrito entre 25º e 35º. 37

38 Tabela Classes de maciços rochosos de acordo com o valor de RMR [5] RMR <21 Classe I II III IV V Descrição Tempo médio para aguentar sem suporte Tensões efetivas do maciço rochoso (kpa) Ângulo de atrito do maciço rochoso ( ) Maciço rochoso muito bom 20 anos para 15 m de vão Maciço rochoso bom 1 ano para 10 m de vão Maciço rochoso razoável 1 semana para 5 m de vão Maciço rochoso fraco 10 horas para 2,5 m de vão Maciço rochoso muito fraco 30 minutos para 1 m de vão > <100 > <15 Para valores de RMR entre 40-21, o maciço rochoso torna-se fraco, pertencendo à classe IV, sendo que não se autossustenta por mais de 10 horas, em túneis com vãos máximos de 2,5 m, sem contenção apropriada. Apresenta um valor entre 100 e 200 kpa de coesão e entre 15º e 25º de ângulo de atrito. Em último lugar na classificação, com valores inferiores a 21, tem-se um maciço rochoso muito fraco (classe V), que não se sustenta mais de 30 minutos, mesmo que os vãos sejam muito reduzido, uma vez que possui uma coesão inferior a 100 kpa e um ângulo de atrito inferior a 15º. Finalmente, no exemplo alvo de análise, o efeito da orientação das descontinuidades assume um papel favorável, sendo que as descontinuidades do talude, Figura 2.1, têm um sentido que não favorece o deslizamento do maciço, sendo a sua inclinação no sentido contrário ao da escavação. Assim, de acordo com a Tabela 2.5, o valor final de RMR será igual ao valor RMR básico descontado do peso de 5 (Tabela 2.8), sendo este valor de -5 referente ao parâmetro 6, efeito da orientação das descontinuidades, analisado anteriormente na Tabela 2.5. Tabela 2.8- Índices de RMR para o talude de escavação da Figura 2.1- Planta de localização do talude AB escavado Zona 1/ Zona 3 Zona 2/ Zona 4 A B C RMR básico RMR Com base na classificação presente na Tabela 2.8, as Zonas 1 e 3 pertencem à classe IV, descrevendo-se como um maciço rochoso fraco de reduzidas capacidades autoportantes, com valores de coesão entre 100 e 200 kpa e ângulo de atrito entre 15º e 25º, salientando a camada B que assume um valor mesmo no limite desta classificação. Por sua vez, nas Zonas 2 e 4, o seu reduzido valor comprova, mais uma vez, que o maciço em questão é muito fraco (classe V), estando muito próximo de um solo, com reduzida capacidade de suporte coesão inferior a 100 kpa e ângulo de atrito inferior a 15º (Tabela 2.8). 38

39 Finalmente, o índice RMR pode ser correlacionado com o valor do módulo de deformabilidade do maciço rochoso através de equações, representadas no Figura 2.4 das quais se destacam duas, a de Bieniawski (1978) e a de Serafim e Pereira (1983). Figura Estimativa do módulo de deformabilidade do maciço rochoso em função do índice RMR [5] 39

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41 3 Tomada de Água 3.1 Enquadramento Como referido anteriormente, este trabalho incide numa zona específica a tomada de água, uma vez que esta contém um variado conjunto de trabalhos presentes na obra, sendo aqui abordados os seus riscos inerentes. De acordo com a folha 6A da Carta Geológica de Portugal, a zona enquadra-se na unidade denominada Granito do Gerês, caracterizada por possuir quartzo e feldspato potássico rosado na sua constituição, sendo, em geral, uma rocha de grão médio a grosseiro, coberta por depósitos superficiais com maior ou menor expressão. De acordo com o projeto, o maciço granítico encontra-se, até aos 50 m de profundidade, muito a medianamente alterado (W 4 a W 3 ) e por vezes decomposto (W 5 ), tendo fraturas muito próximas a mediamente afastadas (F 4 a F 3 ), com valores de RQD superiores a 25%, e possuindo, em geral, uma resistência à compressão uniaxial inferior a 45 MPa. Em profundidade, entre os 50 a 70m, o maciço encontra-se medianamente alterado a são (W 3 a W 1 ) e com fraturas medianamente afastadas a afastadas (F 3 a F 1-2 ), com valores de RQD entre 70 e 100% e com uma resistência à compressão uniaxial da ordem dos 60 a 100 MPa. Em profundidade as diáclases ocorrem, em regra, com pequena continuidade, medianamente afastadas e fechadas, sem enchimento e húmidas [8]. Em particular na zona da tomada de água, o maciço apresenta-se são a pouco alterado (W 1 a W 2 ) e com fraturas apenas a profundidades entre os 40 a 60 m. Na direção N-S é cortado por uma falha com cerca de 0,10 m de caixa. No encontro nascente da ensecadeira encontrou-se um depósito de escombros devidamente estabilizado através de um muro de alvenaria (inicialmente enterrado). A tomada de água é constituída essencialmente pelas seguintes frentes de trabalho: estrada de acesso à entrada; ensecadeira; estrutura da entrada. Estas diferentes frentes de trabalho serão estudadas em capítulos independentes na presente dissertação com o objetivo de compreender os vários métodos de construção associados, dificuldades encontradas, plano de gestão de riscos e medidas tomadas antes e durante a construção. Para ser possível a construção da tomada de água é necessário realizar um conjunto de escavações para modelação do terreno e uma ensecadeira de betão. Durante a construção e a demolição desta ensecadeira existe um condicionamento na exploração da albufeira de Salamonde, com o nível da albufeira limitado à cota 247 m. 41

42 3.2 Método Construtivo Sequência das Escavações As escavações dos taludes e das plataformas necessárias para a materialização da tomada de água, realizadas entre as cotas 283 e 248 m, foram efetuadas em 5 fases. Na Figura 3.1 indica-se esquematicamente a sua sequência e as respetivas cotas. Os trabalhos decorreram preferencialmente da cota superior até à inferior. No entanto, entre as cotas 283 e 273 m, parte da escavação foi retomada no final, ou seja na 5ª fase, dado que era imperativo o avanço da escavação em profundidade para a execução da ensecadeira e do próprio emboquilhamento da tomada de água dentro dos prazos definidos. Figura Planta do Plano de escavação da Tomada de água [9] A Figura 3.2 contém o corte A assinalado na Figura 3.1 e permite ter uma perceção da inserção da estrutura de entrada, do emboquilhamento, do poço das comportas, do trecho de adução da tomada de água no talude e das respetivas escavações. De forma a controlar os riscos inerentes a estes trabalhos de escavação, procede-se à sua identificação, quantificação e registo nas respetivas fichas. Ao todo foram elaboradas 16 fichas de registo de risco (Fluxograma 1 e Tabela 3.1). Para melhor se compreender os perigos associados às fichas em análise, nomeadamente à primeira que aborda a instabilidade global das escavações, de seguida apresentam-se os vários tipos de modos de rotura possíveis em maciços rochosos. 3.3 Tipos de Rotura em Maciços Rochosos não Suportados Associados aos trabalhos de escavação em maciços rochosos podem surgir diferentes tipos de rotura condicionados pelo grau de fraturação, pela orientação e espaçamento das 42

43 descontinuidades do maciço, sendo que, nos maciços rochosos resistentes, as descontinuidades representam o principal do mecanismo de rotura, enquanto que, nos maciços pouco competentes, a matriz desempenha assume esse papel. Figura 3.2- Corte A do plano de escavação da tomada de água [9] Assim, em maciços rochosos podem distinguir-se os seguintes tipos de modos de rotura, objeto de desenvolvimento na sequência: rotura planar; rotura em cunha; rotura por basculamento; rotura circular; queda de blocos Rotura Planar Este tipo de rutura está associado a uma descontinuidade pré-existente, que pode ser um plano de estratificação, uma diaclase tectónica ou uma falha, sendo o ângulo do talude (ψ) superior ao da descontinuidade (ω), como se pode observar na Figura 3.3 (ψ>ω), e este por sua vez maior que o ângulo de atrito da descontinuidade (ω>ϕ). Na origem deste tipo de deslizamento pode estar um plano que aflora na face ou no pé do talude, com ou sem uma fenda de tração, ou uma rutura por um plano paralelo à face do talude por erosão ou perda da resistência do pé do talude. Este tipo de rotura pode provocar perdas de vida, ferimentos, graves danos nos equipamentos ou na frente de obra, consoante as dimensões e localização dos planos e a massa rochosa que é desprendida, provocando, quase sempre, perda de rendimento ou paragem dos trabalhos na zona afetada. De forma a prevenir este risco, para além da cartografia geológico-geotécnica sistemática, pode ser necessária a realização de escavações faseadas, o suporte provisório do maciço, bem como, se existir água no maciço, a adoção ou o reforço do sistema de drenagem, em paralelo como 43

44 uma observação expedita que deve ser planeada e posta em prática. No entanto, se ocorrer este tipo de rotura, os materiais desagregados do maciço devem ser retirados e deve ser elaborado um novo projeto para a zona em causa ou revisto o existente, de forma a minimizar o tempo e os sobrecustos associados [10]. Figura 3.3 Rotura planar [10] Rotura por Cunha A rotura por cunha corresponde a um deslizamento de um bloco em forma de cunha, formado por dois planos de descontinuidades, tendo estes afloramento à superfície do talude e intersectando-se ao longo de uma linha, como se indica na Figura 3.4. A rotura em cunha pode provocar avultados prejuízos na frente de obra em questão, dependendo da sua extensão. As suas consequências podem ter mesmo repercussões no prolongamento dos trabalhos. A prevenção e a recuperação da rotura seguirão os procedimentos anteriormente descritos, de uma forma breve, para a rotura planar. Figura 3.4 Rotura por cunha [11] 44

45 3.3.3 Rotura por Basculamento Neste caso as descontinuidades apresentam-se com uma direção oposta, paralela ou subparalela à inclinação do talude, como pode se observar na Figura 3.5. Vulgarmente apresentam-se como blocos que se individualizam por um sistema de descontinuidades ortogonais, cuja rotura quando ocorre implica um movimento de rotação dos blocos, não sendo a sua estabilidade apenas dependente da resistência ao deslizamento, mas da estabilidade dos blocos adjacentes e/ou subjacentes. Um reconhecimento preliminar das descontinuidades deve ser previamente efetuado, procedendo-se à remoção ou ligação (ex. por pregagem) dos blocos instáveis do maciço. Dado que este tipo de situação caracteriza-se como pouco segura, é aconselhado um reforço no sistema de observação. Caso ocorra um basculamento, procede-se à limpeza da zona, sendo que a respetiva desagregação pode causar danos pessoais e em equipamentos, dependendo da dimensão dos blocos e da altura de queda. Sempre que seja detetada uma situação de possível instabilidade, deve- -se proceder à contenção do maciço, de forma a eliminar futuras possíveis ocorrências. Figura 3.5 Rotura por basculamento [11] Rotura Circular Em maciços muito alterados ou intensamente fraturados, ou simplesmente em maciços de rochas brandas, podem ocorrer roturas semelhantes às dos maciços de solos, do tipo circular, como evidenciado na Figura 3.6. Neste caso, o maciço apresenta um comportamento próximo do isotrópico, onde os planos de descontinuidades não controlam o comportamento mecânico. Neste tipo de casos, será necessário optar por um cuidadoso plano de escavação, que tenha em conta as condições do maciço, e a possível contribuição da água no terreno para a sua instabilização. Um eficiente sistema de drenagem pode evitar a ocorrência de um grave acidente, 45

46 capar de causar perda de vidas humanas, assim como elevados danos em equipamentos. A sua recuperação acarretará custos muito elevados, uma vez que a alteração do projeto e reconstrução da frente de obra se tornam imperativas, assim como um atraso significativo no planeamento da obra. Figura Rotura circular [11] Queda de Blocos A queda de blocos rochosos consiste no deslocamento por ação da gravidade de blocos de rochas. De acordo com o movimento associado, podem distinguir-se a queda livre, o rolamento ou o desplacamento de blocos. Queda Livre de Blocos Os materiais rochosos, de diversos tamanhos, desligam-se do restante maciço que constitui os talude ou encostas íngremes e caiem em movimentos do tipo queda livre, como exemplificado na Figura 3.7. Este tipo de risco pode causar danos locais, mas por vezes devastadores quando a queda se dá a grande altura, devido à elevada energia cinética associada. Dependendo do local que é afetado os custos podem atingir dimensões consideráveis. No entanto, na maioria dos casos, quando previamente detetados e quando o local é acessível, a solução passa simplesmente pela remoção dos blocos, retomando-se logo que possível os trabalhos em curso. De forma a prevenir eventuais acidentes, previamente devem-se retirar os blocos instáveis e reforçar o sistema de observação, de forma a agir de imediato. 46

47 Figura 3.7 Queda livre de blocos [11] Rolamento de Blocos O rolamento de blocos consiste no despreendimento do talude de blocos rochosos inseridos numa matriz rochosa por perda de apoio, rolando ao longo da encosta, como ilustrado na Figura 3.8. Figura 3.8- Rolamento de blocos [11] O rolamento de blocos pode provocar estragos pontuais em equipamentos ou eventualmente atingir fortuitamente um operário. De forma a prevenir tal perigo, deve-se retirar previamente todos os blocos instáveis e adotar e ou reforçar o sistema de observação, monitorizando, desta forma, todos 47

48 os movimentos indesejados dos blocos do maciço, permitindo a identificação deste risco numa fase inicial. - Desplacamento Lascas ou placas de rocha, que se formam a partir de determinadas configurações estruturais, como xistosidades ou estratificações, desprendem-se, provocando a sua queda livre ou o seu deslizamento através do talude, conforme apresentado na Figura 3.9. Este risco acarreta danos na frente de obra, sendo a sua dimensão proporcional à quantidade de material que se desliga do maciço. Deve-se, se necessário, proceder-se à realização duma adequada contenção do talude, eliminando incidentes futuros. Se ocorrer, terá que se efetuar a limpeza da respetiva frente de obra e, caso a obra exija a reconstrução mantendo a forma inicial do talude, recorrer a enchimento em betão ou a uma alteração do projeto inicial, de forma a este se adequar à novas geometria do talude. Aspetos como o custo e prazos devem ser tidos em conta na decisão a tomar. Figura 3.9- Desplacamento de blocos [10] Consoante o tipo de solo e suas características, nomeadamente, alterações morfológicas e fraturas, certos tipos de rotura aumentam a sua probabilidade de ocorrência, neste caso em concreto na tomada de água, em Salamonde entre os modos de rotura mais prováveis destaca-se a queda de blocos, mais concretamente a queda livre e rolamento de blocos, a rotura por cunha e o basculamento. Sendo que o maciço granítico, até aos 50 a 70m de profundidade encontra-se muito a medianamente alterado (W 4 a W 3 ), por vezes, mesmo descomposto comportando-se como um solo (W 5 ) contendo fraturas muito próximas a mediamente afastadas. Uma vez que o maciço à superfície se encontra bastante alterado a ocorrência de escorregamentos de depósitos superficiais pode tornar-se um risco elevado com uma probabilidade alta de ocorrência sendo portanto as medidas inerentes a este perigo de alta importância e imperativas quer ao nível da sua eficaz deteção assim como uma posterior acompanhamento e 48

49 observação. Também a rotura em cunha pode ocorrer, uma vez que o facto do maciço ser fraturado e contem falhas, esta rotura originada por uma subavaliação das ações de projeto, uma insuficiente drenagem ou mesmo condições geológico-geotécnicas anormais, a probabilidade deste acontecimento deve ser reduzida ao mínimo possível, uma vez que as suas consequências podem ter efeitos nefasto na frente de obra. Também pode ser possível, mas menos provável, uma rotura por basculamento, dado que teriam de existir varias descontinuidades dispostas de forma específica, sendo que um prévio estudo pode despistar possíveis zonas de perigo e tomar as medidas preventivas necessárias. Estes três tipos de rotura serão alvo de uma análise mais detalhada no subcapítulo 3.5, em conjunto com respetiva ficha de análise de risco. De forma a evitar e controlar todos estes géneros de perigos no maciço rochoso da frente de obra em causa, a tomada de água, são adotados sistemas de contenção de taludes, nomeadamente ancoragens e pregagens, em seguida descritos com um estudo paralelo das respetivas roturas, causas e respostas planeadas. 3.4 Contenções flexíveis No presente trabalho, os tipos de contenções flexíveis que vão ser alvo de estudo, são as que utilizam na sua estabilização ancoragens e pregagens. A principal diferença entre estas técnicas reside na forma como se mobiliza a capacidade resistente do terreno. As ancoragens mobilizam a resistência no interior do maciço, indo em profundidade buscar a zona competente do maciço em que se inserem. Por outro lado, é aplicada na armadura uma força de pré-esforço, que confinando e adensando o terreno entre o bolbo de selagem e a cabeça da ancoragem, aumenta a sua resistência. As ancoragens pré-esforçadas são utilizadas para o reforço dos mais variados tipos de estruturas com interação com o terreno. Por sua vez, as pregagens funcionam essencialmente por atrito ao longo de todo o comprimento armadura. Esta técnica, que conduz a um melhoramento/tratamento da resistência e da deformabilidade do maciço, pode ser aplicada tanto na estabilização de taludes, assim como em estruturas flexíveis de suporte de terras. Os sistemas que recorrem a ancoragens são, em geral, mais resistentes comparativamente do que os que usam pregagens. No entanto, são mais dispendiosas, com um tempo de execução mais elevado e mão-de-obra mais especializada Tipos de Rotura em Paredes Ancoradas As ancoragens são materializadas por cordões de aço de alta resistência (pré-esforço), inseridos no terreno através de furação prévia, sendo esses cabos de pré-esforço ancorados no terreno, através da injeção de calda de cimento sobre pressão, na extremidade do furo. Na Figura 3.10 pode observar-se um exemplo de uma ancoragem, sendo estas instaladas com uma inclinação e 49

50 um comprimento pré-definidos em função do tipo de terreno presente, de forma a resistir eficientemente à carga necessária para a estabilização da estrutura. Figura Exemplo de uma ancoragem [12] Esta técnica constitui um reforço ativo, uma vez que, após selagem da extremidade do cabo, este é sujeito a um alongamento, cuja recuperação é impedida pela utilização de cunhas de ancoragem, sendo assim o cabo tracionado, o qual exerce uma força ativa sobre a estrutura à qual ele é ancorado. Mobiliza, desta forma, a resistência do terreno até uma certa distância da estrutura de contenção e funciona conjuntamente com a parede de capeamento como uma contenção e estabilização dos taludes em estudo, uma vez que a introdução de uma força de sentido contrário ao impulso do terreno diminui significativamente o deslocamento da estrutura de contenção e aumenta o atrito mobilizado nas descontinuidades do maciço [12] [13]. No entanto, se ocorrer rotura neste elemento estrutural, as consequências podem ser nefastas para toda a obra, percutindo danos irrecuperáveis, sendo portanto fulcral controlar todo o projeto e a execução inerente, exigindo equipamento e pessoal especializado [12] [13]. Podem-se identificar 6 tipos diferentes de roturas nas ancoragens: rotura global; rotura da parede de betão armado (convencional ou projetado); rotura das armaduras; rotura do bolbo de selagem; deformabilidade excessiva do terreno suportado; perda de funcionalidade do sistema de drenagem interna e superficial Instabilidade Global A instabilidade global, ilustrada na Figura 3.11, tem maior probabilidade de ocorrência em obras de acentuados declives, com presença de água e em terrenos de baixa resistência que se estendam em profundidade. A sua ocorrência pode produzir diversos efeitos, entre os quais o deslocamento e a rotação na zona do pé do talude originado pelo deslizamento, o desabamento de terras ou mesmo o abatimento do terreno no topo do talude. Para a sua materialização, a superfície de menor resistência ou de deslizamento será exterior ao sistema de reforço do solo, sendo arrastado pelo solo aquando da respetiva rotura. Pode deste modo provocar graves danos na frente de trabalhos, incluindo mesmo a perda de vidas humanas e 50

51 danos em equipamentos, dado que o movimento de uma grande massa de maciço e da estrutura construída capaz de arrastar tudo o que encontrar pelo caminho, refletindo-se em elevados custos/prazos na reconstrução de toda a estrutura afetada [12]. Figura Instabilidade global [12] A resposta a este problema deve assentar num reconhecimento preciso das condições do maciço, numa alteração do comprimento das ancoragens, devendo garantir-se que estas atinjam a zona competente do maciço, mobilizando-se desta forma a resistência necessária do terreno para resistir às cargas em questão. Complementarmente, se as condições geotécnicas forem muito gravosas, o reforço do sistema de contenção poderá passar também por um aumento do número de elementos necessários Rotura da Parede de Betão Armado Este tipo de rotura da parede de betão armado (Figura 3.12) pode ser devido à presença de água, à evolução inesperada das ações ou mesmo dificuldades de execução dos trabalhos. Figura Rotura da parede de betão armado [12] Como exemplos de causas destas roturas, referem-se a deformação excessiva da estrutura motivada possivelmente por rigidez insuficiente ou rotura de um tirante numa ancoragem adjacente, o desalinhamento dos elementos do revestimento devido a uma má execução ou a um movimento na fase de execução ou em serviço, a fissuração ou fracturação induzidas por subdimensionamento da estrutura para os efeitos da retração, de movimentos diferenciais ou de alterações do material constituinte e a aplicação de betão de qualidade inferior ou a degradação das propriedades do betão devido a deficientes condições de execução, a choques, a condições climáticas adversas ou a reações alcali-agregado [12]. Este tipo de rotura pode aumentar os prazos/custos associados à reparação da frente afetada, podendo colocar em risco parte da estrutura se a resposta não for atempada e eficiente. 51

52 Uma avaliação do talude em geral deve ser previamente elaborada, podendo levar a uma alteração do respetivo projeto, tanto ao nível das ancoragens como das características geométricas ou resistentes da parede de betão armado. No entanto, se a observação da estrutura detetar fissuras ou outras anomalias, deve-se proceder imediatamente a reforço/reparação do elemento estrutural, de forma a evitar outros problemas. Um reforço ou mesmo a construção do sistema de drenagem deve ser tido em conta, de modo a evitar a acumulação de água na parede de betão e consequente aumento de esforços na parede Rotura das Armaduras A rotura nas armaduras, Figura 3.13, pode ocorrer se os componentes do sistema atirantado forem individualmente inadequados, se atuarem sobrecargas excessivas nas ancoragens durante a construção, se não for respeitado o faseamento construtivo (para situações de instalação parcial dos níveis de ancoragens) ou o sistema de proteção das armaduras não for o adequado ou estiver danificado (por exemplo, por corrosão sob tensão). A suscetibilidade à corrosão pode ser agravada pela presença de terrenos e/ou águas agressivos, pelo deficiente preenchimento com calda de cimento, pelos sais presentes nas águas subterrâneas e pela flutuação do nível da água. A rotura também pode ocorrer devido ao aumento da tensão no tirante ao longo do tempo. Fatores de risco, tais como a existência de solos evolutivos, a instabilidade do terreno, condições climáticas severas ou flutuação do nível freático, podem causar problemas, sendo deste modo necessário uma observação mesmo depois de terminada a obra, de forma a garantir a segurança da estrutura em causa. Figura Rotura das armaduras [12] Uma rotura deste tipo pode ocorrer durante a fase de colocação ou pouco tempo de depois, libertando uma energia elevada na cabeça da ancoragem e podendo atingir mortalmente os operários. A resposta a este tipo de rutura passa por uma substituição imediata da ancoragem, acompanhada por uma eventual reavaliação do projeto, verificação do sistema da ancoragem e dos seus procedimentos de execução, e, se necessário, um reforço do sistema de ancoragens tanto ao nível de quantidade, como do espaçamento. Sendo que esta rotura também pode ter sido originada por uma deficiente execução, deve-se verificar a ligação à cabeça da ancoragem, a zona de bloqueio da armadura, ou uma possível de ocorrência corrosão com agravada sob tensão [12]. 52

53 Rotura do Bolbo de Selagem Uma rotura ao nível do bolbo de selagem, Figura 3.14, pode ter proveniência num erro de construção, como uma drenagem incorreta ou mesmo desrespeito pelo faseamento construtivo. No entanto, a causa mais frequente é a existência de um maciço de piores características geotécnicas do que as antecipadas no projeto inicial ou um sub-dimensionamento do sistema de ancoragens. Em face do seu detrimento terão que ser realizados trabalhos adicionais, referentes às obras de reparação das estruturas danificadas, com aumento de custos inerentes e um eventual atraso no mapa de trabalhos. Figura Rotura do bolbo de selagem [12] A ancoragem deve ser logo substituída e é imperativa uma reavaliação do projeto, possivelmente acompanhada pela alteração em termos de quantidades ou modificação do comprimento das ancoragens. O aumento do comprimento livre ou mesmo do seu comprimento da selagem da ancoragem de forma a atingir o maciço competente pode garantir a estabilidade e segurança necessárias à contenção do talude. Também deverá ser realizada uma verificação de todo o processo executivo [12] Deformabilidade Excessiva do Terreno Suportado O modo de deformabilidade excessiva do terreno suportado é, em geral, detetado logo ou algum tempo após a execução verificando-se uma rotação, com deslocamentos laterais, como se monstra na Figura Tais deslocamentos podem provocar deformações na frente de obra, diminuição da força de pré-esforço e eventual rotura da parede. Dado que o pré-esforço da ancoragem trabalha com base em dois pontos fixos: a cabeça da ancoragem e o bolbo de selagem, caso se verifique um deslocamento de um ponto, existe uma perda de força aplicada, colocando desta forma em risco a estabilidade de toda a estrutura. 53

54 Figura Deformabilidade excessiva do terreno suportado [12] A origem deste tipo de rotura pode consistir numa sobre avaliação das propriedades do maciço em causa ou mesmo a existência de uma zona localizada de solo com piores características (terreno heterogéneo) não detetada nos estudos geológico-geotécnicos que pode provocar um comportamento diferencial na estrutura de contenção e induzir os referidos deslocamentos [12]. Consequentemente todos os trabalhos envolvidos na reavaliação e reconstrução do sistema de contenção refletem-se em aumentos de custos/prazos da frente de obra em questão Perda de Funcionalidade do Sistema de Drenagem Interna e Superficial Uma perda de funcionalidade do sistema de drenagem interna e/ou superficial, Figura 3.16, ou mesmo a sua inexistência, tem como riscos associados, entre outros, uma oscilação do nível da água ou simplesmente uma acumulação indesejada dessa água, que provoca um aumento de ações, o que pode originar fissuração da parede de betão, caso analisado em , ou mesmo, uma rotura ao nível das armaduras, também já anteriormente estudado em Os prejuízos podem ser de vária ordem, consoante os seus danos, mas, quando não detetada atempadamente a presença do nível freático, serão quase inevitáveis aumentos de custos e de prazos associados aos respetivos trabalhos de recuperação. Para tal, deve ser elaborado um estudo da pluviosidade e seus efeitos atuais e futuros nos taludes de escavação, e ser concebido um adequado sistema de drenagem interna e externa. Em fase após construção, desde que o talude seja convenientemente observado, pode ainda proceder-se à execução de um sistema de drenagem. No entanto, devido a falta de acessibilidade, os custos e os tempos de execução poderão ser muito mais dilatados que os relativos à sua implementação na fase de construção [12]. Figura Perda de funcionalidade do sistema de drenagem interna e superficial [12] 54

55 Problemas como infiltrações, mau funcionamento nos dispositivos de drenagem, entupimento, sub-dimensionamento ou defeito de vedação), devem ser tidos em conta na reavaliação do sistema de drenagem. Outros danos que também podem ter lugar são: corrosão provocada pelo fluxo de água através do betão, escoamentos de água ou simplesmente eflorescências Tipos de Rotura em Paredes Pregadas As pregagens aplicam-se em praticamente todos os tipos de maciços de solos ou rochosos, sendo a sua execução relativamente rápida quando comparada com outras técnicas com objetivos similares, como as ancoragens. Nas contenções pregadas, o principal mecanismo de interação é o atrito e/ou aderência ao longo das inclusões, criando trações nas armaduras, como esforço principal, podendo estar também presentes esforços de flexão e corte [14]. A Figura 3.17, apresenta um exemplo de uma pregagem constituída essencialmente por um varão de aço, envolvido por um tubo metálico ou de PVC de proteção, na extremidade exterior, em contacto com a superfície de uma placa de redistribuição, que é responsável pela transmissão das tensões à parede de revestimento do talude [14]. A zona de ligação entre o tubo a placa representa o ponto mais vulnerável, podendo, se em contacto com o terreno ou por fissuração do revestimento e infiltração de águas, ser alvo de fenómenos de corrosão. Na técnica de terrenos pregados, podem existir diversos modos de roturas, dos quais se destacam os seguintes [14] [15]: instabilidade global; rotura por arrancamento das pregagens; rotura local por corte das pregagens; perda de funcionalidade do sistema de drenagem interna e superficial; insuficiente resistência do revestimento de betão; deficiente ligação entre a armadura e a parede Instabilidade Global Este tipo de rotura nas pregagens, Figura 3.18, é muito semelhante ao descrito anteriormente no caso das ancoragens. O sistema de pregagens encontra-se no interior da superfície de deslizamento, sendo a totalidade das pregagens arrastadas pelo maciço aquando da rotura. Para esta rotura ocorrer o solo na zona não reforçada tem de apresentar propriedades resistentes inferiores às necessárias para assegurar a estabilidade do maciço [14]. 55

56 1- Placa de apoio e distribuição de esforços 2- Pregagem (varão nervurado ou de alta aderência) 3- Betão da estrutura de revestimento (projetado ou moldado) 4- Trompete 5- Calda de cimento de preenchimento da trompete 6- Calda de cimento de preenchimento do furo 7- Armadura da parede de revestimento a- Superfície de rotura do betão b- Região de ligação cabeça/trompete (deve ser totalmente aparafusada) c- Zona crítica que deve ser convenientemente preenchida com betão de enchimento d- Zona a ser preenchida de forma a garantir o correto preenchimento da zona c. Figura 3.17 Exemplo de uma pregagem [14] Figura Instabilidade global [14] Como causas para a materialização deste tipo de rotura podem indicar-se a ocorrência no interior do maciço de zonas com características inferiores às consideradas em projeto ou determinadas nos estudos geológicos prévios à sua execução. Os danos neste tipo de rotura são elevados, colocando em risco vidas humanas, equipamentos e estruturas que se encontrem nas imediações, sendo de esperar prejuízos elevados, dependendo da área afetada. Dado que o maciço não é autoportante, a resposta a este problema deve assentar numa alteração do comprimento das pregagens, devendo estas atingir o maciço competente, mobilizando-se, desta forma, a resistência necessária para a estabilização. Provavelmente, o reforço do sistema de contenção pode passar também pelo aumento do número de elementos necessários ou mesmo pela alteração do tipo de contenção (solução tipo ou declives envolvidos) [14]. 56

57 Arrancamento das Pregagens Neste tipo de rotura, identificado na Figura 3.19, a formação de uma superfície de deslizamento que passa pelo pé do talude e que atravessa as pregagens, mobiliza a zona onde se insere a extremidade exterior das pregagens, provocando o arrancamento destas. Como causas para a ocorrência deste tipo de rotura podem apontar-se a presença de maciços com características inferiores na extremidade interior das pregagens e comprimento insuficiente das pregagens [14]. As consequências decorrentes de uma rotura global deste tipo podem ser graves danos nas estruturas e equipamentos envolventes, podendo ocorrer mesmo perdas de vidas humanas, sendo os custos/prazos associados a este tipo de risco muito elevados. Figura Rotura por arrancamento das pregagens [14] Uma possível resposta planeada consiste numa reavaliação do sistema de contenção do talude, que pode consistir num reforço do sistema de pregagem, aumentando o seu número ou o seu comprimento, de forma a atingir o maciço competente e conferir estabilidade à estrutura ou mesmo a alteração do tipo de sistema de contenção Rotura por Corte das Pregagens A rotura por corte das pregagens, apresentada Figura 3.20, verifica-se, em geral, quando a superfície de deslizamento se forma na zona superficial do maciço, próximo da estrutura de contenção, intersetando as pregagens numa direção próxima da sua normal. Dado que a massa que tende a deslocar-se é relativamente pequena, a sua instabilização só terá lugar se o maciço estiver superficialmente muito alterado, descomprimido ou fissurado. Para tal poderá contribuir o seu estado natural ou uma deficiente execução da escavação ou das pregagens, devido a um possível desrespeito pelo faseamento construtivo, a utilização de armadura danificada ou a um insuficiente preenchimento do furo com calda de cimento [14]. A rotura de uma pregagem por corte, caso esta não seja rapidamente substituída, pode provocar uma rotura em cadeia, colocando toda a estrutura de contenção em risco, sendo os custos/prazos inerentes à sua reposição proporcionais à quantidade de trabalhos necessários e de danos causados. 57

58 Figura Rotura por corte das pregagens [14] Complementarmente deverá ser efetuado um estudo de reavaliação do sistema com o objetivo de identificar a causa do problema e se necessário efetuar um reforço nas pregagens Perda de Funcionalidade do Sistema de Drenagem Interna e Superficial. A inexistente ou insuficiente funcionalidade de um sistema de drenagem (Figura 3.21) neste tipo de obras pode provocar uma acumulação de água no maciço e à subida do nível freático, o qual pode levar a um aumento dos esforços na estrutura e à sua consequente rotura. O fato de não ter sido respeitado o faseamento construtivo relativamente à instalação de drenos, um erro na sua colocação ou a sua colmatação, entupimento ou defeito no próprio sistema podem estar na origem deste tipo de risco. Os danos associados são dependentes das condições hidrogeológicas, da duração e da extensão que esta anomalia pode atingir. Figura Perda de funcionalidade do sistema de drenagem interna e superficial [14] Problemas como infiltrações, escoamentos subterrâneos, mau funcionamento dos dispositivos de drenagem, entupimento ou subdimensionamento, devem ser tidos em conta na reavaliação, reparação ou reforço do sistema de drenagem Resistência Insuficiente do Revestimento de Betão Este tipo de rotura (Figura 3.22) pode ter na sua origem um incorreto dimensionamento à flexão da parede de betão ou mesmo a existência de um terreno heterogéneo, previamente não detetado nos estudos geotécnicos e não tido em conta no projeto. 58

59 Como consequência, através das fissuras, pode haver saída de solo e de água, indesejáveis aos trabalhos na frente em causa. Os danos associados são geralmente localizados e, uma vez solucionados, não causam elevados transtornos [14]. Figura Rotura por resistência insuficiente do revestimento de betão [14] No entanto, para que não haja agravamento da situação, deve-se prontamente equacionar a reparação da parede, assim como proceder a uma reavaliação do projeto da parede de betão, designadamente da sua geometria, espessura, armadura ou mesmo do tipo de betão utilizado, de forma a controlar o problema e eliminar futuras ocorrências semelhantes Deficiente Ligação entre a Armadura e o Revestimento Por último, pode-se verificar uma deficiente ligação entre a armadura da pregagem e a parede de revestimento (Figura 3.23), causada por uma deficiente execução, designadamente na zona da placa de distribuição, provocando uma rotura por punçoamento, cuja reparação imediata pode evitar danos de maior ordem. Figura Rotura por ligação deficiente entre a armadura e a parede [14] A resposta a este tipo de risco passa por uma adequada execução e uma adequada pormenorização da zona de ligação das armaduras da parede de revestimento à placa de distribuição de esforços. Finalizado o estudo ao nível das contenções flexíveis com ancoragens e pregagens, mediante a descrição dos diferentes tipos de rotura, causas e consequências, será de salientar o facto de, na obra em questão, não ter ocorrido na tomada de água qualquer evento indesejável deste género. No entanto, foram previamente elaboradas fichas de análise e gestão de riscos como prevenção, 59

60 apresentadas no próximo subcapítulo 3.5, contendo uma resposta planeada imediata, na eventualidade de se verificar um acontecimento desta ordem [14]. 3.5 Análise e Gestão dos Riscos Os trabalhos de escavação foram divididos em 3 frentes de trabalho distintas (designadas como sistemas), destacadas no Fluxograma 1: escavação até à plataforma do pórtico rolante (cota (273)), escavação até à cota (265) e escavação até à cota (245). Cada zona, por sua vez, foi subdividida em subsistemas, aos quais estão associados um tipo de risco em particular e um código que permite uma rápida pesquisa e referenciação, como se pode constatar na Tabela 3.1. Uma vez que os tipos de risco, de certa forma, se repetem nas três frentes, optou-se por analisar a escavação a cotas mais elevadas, mais concretamente, os riscos associados aos taludes de escavação, como: a instabilidade global, a rotura em paredes ancoradas até cota (283) e a rotura em paredes armadas pregadas (excetuando as da extremidade W). Os próximos 3 subcapítulos são dedicados a pormenorização de cada tipo de risco, analisando as causas que estar na origem do evento indesejável e as vulnerabilidades do maciço e do local de implantação da obra, atribuindo uma classe de probabilidade de ocorrência (com base na Tabela 1.1) e uma classe para as respetivas consequências (de acordo com a Tabela 1.2). O produto destas classificações fornece uma avaliação do risco em estudo (vide Tabela 1.4). Complementarmente, são indicadas respostas capazes de reduzir este risco, a serem adotadas em diferentes fases da obra: em face dos resultados da cartografia geológica e da classificação do maciço, durante a execução do projeto ou após a conclusão da construção da obra em estudo. Se os riscos forem demasiado elevados ou forem facilmente reduzidos a baixo custo, as medidas corretivas, de eliminação ou de minimização indicadas deverão ser aplicadas, pelo que por fim, se avaliam os riscos após a implementação das referidas respostas (riscos residuais) e identificam-se, em termos genéricos, os seus responsáveis pela sua aplicação. 60

61 Escavação até à Plataforma do Pórtico rolante (cota (273)) Taludes de Escavação Instabilidade Global Rotura em paredes ancoradas (até cota 283) Rotura das Paredes armadas pregadas (excepto extremidade W) Rotura em paredes ancoradas (extremidade W) Talude esquerdo do Emboquilhamento Instabilidade Global Rotura das Paredes Pregadas Escavação até à (cota (265)) Talude frontal do Emboquilhamento Instabilidade Global Rotura das Paredes Pregadas Talude direito do Emboquilhamento Instabilidade Global Rotura das Paredes Pregadas Talude esquerdo do Emboquilhamento Instabilidade Global Rotura das Paredes Pregadas Escavação até à (cota (245)) Talude frontal do Emboquilhamento Instabilidade Global Rotura das Paredes Pregadas Estrura da Tomada de Água Talude direito do Emboquilhamento Instabilidade Global Rotura das Paredes Pregadas Escavação fase 1 Instabilidade ou perda de funcionalidade Emboquilhamento (entrada-poço) Escavação fase 2/3 Instabilidade ou perda de funcionalidade Betões de Primeira fase Perda de funcionalidade Torre da Comportas Escavação fase 2 Escavação fase 4 Instabilidade ou perda de funcionalidade Instabilidade ou perda de funcionalidade Escavação fase 5 Instabilidade ou perda de funcionalidade Zona de transição para o Túnel Escavação fase 6 Instabilidade ou perda de funcionalidade Fluxograma 1- Sistemas, subsistemas e tipos de riscos da frente estrutura de entrada da tomada de água [16] 61

62 Tabela 3.1- Códigos das fichas de registo de risco prévias à execução das escavações na estrutura de entrada da tomada de água Código Frente Trabalho Sistema Subsistema Tipo de Rotura Instabilidade global Escavação até à plataforma do pórtico rolante (cota 273 m) Taludes de escavação Rotura em paredes ancoradas (até cota 283 m) Rotura em paredes armadas pregadas (excepto extremidade W) Rotura em paredes ancoradas (extremidade W) Instabilidade global Taludes de escavação (talude frontal do emboquilhamento) Rotura em paredes pregadas Instabilidade global Taludes de escavação (talude Escavação até à cota 265 m direito do emboquilhamento) Rotura em paredes pregadas Estrutura de entrada da tomada de água Instabilidade global Taludes de escavação (talude esquerdo do emboquilhamento) Rotura em paredes pregadas Instabilidade global Taludes de escavação (talude frontal do emboquilhamento) Rotura em paredes pregadas Instabilidade global Taludes de escavação (talude Escavação até à cota 245 m direito do emboquilhamento) Rotura em paredes pregadas Instabilidade global Taludes de escavação (talude esquerdo do emboquilhamento) Rotura em paredes pregadas Instabilidade Global Na primeira ficha de análise e registo de riscos, referente ao risco de instabilidade global, com o código 1.1.1, os eventos indesejáveis são de várias ordens, presentes Tabela 3.2. Assim, o escorregamento de depósitos superficiais e a rotura conjunta das estruturas de contenção e dos maciços suportados têm na sua origem causas que remetem para dados geométricos inadequados, como por exemplo, erros de implantação da obra, estratigrafias diferentes das consideradas no projeto, a presença de estruturas enterradas que condicionam o normal andamento da obra, uma geometria de projeto que não satisfaz as condições de segurança ou uma combinação desfavorável de descontinuidades. Podem também ser induzidos por ações superiores às consideradas no projeto, por exemplo devido à circulação de veículos pesados, ações da água provocadas por erros de construção (falta de drenagem ou a ocorrência de condições atmosféricas muito adversas, como uma forte precipitação), 62

63 áreas de escavação e tempos de exposição superiores aos admitidos em projeto (desrespeito pelo faseamento construtivo) ou mesmo condições geológico-geotécnicas anormais. Por último, será de referir causas relativas a resistências inferiores dos materiais (solos e materiais de construção) às previstas no projeto, eventualmente devido à sobre estimativa das propriedades, induzidas por erros de construção (saturação e descompressão do maciço e condições geotécnicas anormais) ou mesmo por uma pluviosidade excecional com deficientes ou inexistentes condições de drenagem. Em termos de vulnerabilidade, o maciço objeto de escavação encontrava-se até à cota (283) muito alterado a medianamente alterado (W 5-4 a W 3 ) e fraturado (F 3-4 ) a medianamente fraturado (F 3 ). Foram ainda detetadas 2 falhas subverticais e 6 famílias de descontinuidades. As descontinuidades apresentavam paredes rugosas a ligeiramente rugosas e com enchimentos areno-argilosos com cerca de 1 a 5 mm de espessura (descritas na Tabela 3.2). As consequências, em geral, de escorregamentos em grandes massas são a possibilidade de ocorrência de perda de vidas humanas de trabalhadores e de dados em equipamentos presentes nos locais afetados, bem como as relativas a custos/prazos associados à reconstrução das estruturas atingidas e à estabilização dos próprios taludes de escavação. A imagem e reputação de todas as entidades envolvidas virão diminuídas se os riscos referidos se materializarem, dada a sua incapacidade de os evitar, podendo a sua divulgação ultrapassar o restrito círculo da obra [16]. Com base na classificação de gestão de risco apresentada anteriormente no subcapítulo 1.1, relativamente ao primeiro evento indesejável presente na Tabela 3.2 escorregamento de depósitos superficiais a probabilidade de ocorrência em função do maciço presente e do considerado na fase de projeto foi admitida entre 30 e 50%, a que corresponde o valor 4 (muito provável). Por sua vez, para a classe de consequência ao nível de custos e de prazos foram considerados valores moderados (entre 5 e 15%, para os custos e entre 2 e 10% para os prazos), que, dado o estado inicial da obra, refletem danos moderados em componentes definitivas das obras. Relembra-se, que nesta obra o prazo constitui o fator mais condicionante. Ao nível da imagem e da reputação atribuiu-se uma escala 2 (baixa), que nem sequer tem divulgação nos meios de comunicação social. Do produto da probabilidade pelas consequências obtém-se o valor de 12, para os custos e os prazos, que, segundo a Tabela 1.3, situa-se na zona amarela, correspondente a uma classificação com risco significativo, que requer uma identificação e avaliação das medidas de controlo dos riscos, cujos custos associados nas ações a desenvolver devem ser baixos a moderados 63

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65 Tabela 3.2- Ficha de análise de riscos, referente ao código [16] PERIGO SEVERIDADE RISCO RESPOSTA PLANEADA RISCO RESIDUAL VULNERABILIDADES EVENTO INDESEJÁVEL CONSEQUÊNCIAS PROBABI- LIDADE DESCRIÇÃO CAUSAS Custos Prazos Imagem/ Reputação Custos Prazos Imagem/ Reputação (Procedimentos, meios e condições de aplicação) Prob. Sev. RISCO RESPONSÁVEL Dados geométricos inadequados Acções superiores às do projecto Erros de implantação da obra; Condicionamentos da obra (presença de estruturas enterradas); Geometria de projecto que não satisfaz as condições de segurança (inadequada definição da interface depósitos superficiais -maciço rochoso); Combinação desfavorável de descontinuidades; Maciço muito alterado a medianamente alterado (W 5-4 a W 3), fracturado (F 3-4) a medianamente fracturado (F 3) até à cota 283 m, ocorrência de 2 falhas (FM subvertical com a direcção E-W e FN com a direcção N-S ), nível de água não detectado até à cota 283 m, famílias de Subavaliação das acções de projecto (circulação de veículos pesados); Erros de construção (falta de drenagem; desrespeito do faseamento construtivo); Condições geológico-geotécnicas anormais; Pluviosidade excepcional descontinuidades: N30-40ºE, SV; N20-26ºW,SV; N60-70ºW,SV; e N52ºE, 40-50ºNW, rugosas a ligeiramente rugosas com enchimentos arenoargilosos, de 1 a 5 mm, até à cota 283 m, paleocanal preenchido com material rolado com espessura máxima de 1,5 m na extremidade oeste Escorregamento em depósitos superficiais Escorregamento em depósitos superficiais com rotura das estruturas de contenção Perda de vidas humanas; Danos em equipamentos; Custos e prazos associados aos trabalhos de Rotura em cunha reconstrução das estruturas afectadas; Depreciação da reputação das entidades envolvidas Rotura em cunha com rotura das estruturas de contenção Verificação das condições de implantação da obra; Verificação da geometria de projecto (estruturas enterradas); Cartografia das zonas escavadas; Verificação das condições geotécnicas de projecto; Reconhecimento das superfícies escavadas para detecção de instabilizações ou de descontinuidades de orientação desfavorável; Avaliação das condições de pluviosidade e dos seus efeitos nos taludes de escavação; Prospecção geotécnica adicional; Proposta de alterações de projecto em termos de geometria e de faseamento construtivo; Adopção de estruturas de contenção provisórias em caso de interrupção prolongada dos trabalhos; Reforço do sistema de drenagem; Observação inclinométrica do maciço; Verificação das condições de implantação da obra; Verificação da geometria de projecto (estruturas enterradas); Cartografia das zonas escavadas; Verificação das condições geotécnicas de projecto; Reconhecimento das superfícies escavadas para detecção de instabilizações ou de descontinuidades de orientação desfavorável; Avaliação das condições de pluviosidade e dos seus efeitos nos taludes de escavação; Prospecção geotécnica adicional; Proposta de alterações de projecto em termos de geometria do talude, de obra de contenção e de faseamento construtivo; Reforço do sistema de drenagem; Análise dos dados de observação relativos a deslocamentos do maciço e da estrutura de suporte e a esforços em ancoragens; Reforço do sistema de observação; Cartografia das zonas escavadas; Verificação das condições geotécnicas de projecto; Reconhecimento das superfícies escavadas para detecção de instabilizações ou de descontinuidades de orientação desfavorável; Avaliação das condições de pluviosidade e dos seus efeitos nos taludes de escavação; Proposta de alterações de projecto mediante a adopção de um maior número de pregagens ou aumento do seu comprimento; Adopção de estruturas de contenção provisórias em caso de interrupção prolongada dos trabalhos; Reforço do sistema de drenagem; Análise dos dados de observação relativos a deslocamentos do maciço; Reforço do sistema de observação; Cartografia das zonas escavadas; Verificação das condições geotécnicas de projecto; Reconhecimento das superfícies escavadas para detecção de instabilizações ou de descontinuidades de orientação desfavorável; Avaliação das condições de pluviosidade e dos seus efeitos nos taludes de escavação; Proposta de alterações de projecto mediante a adopção de um maior número de pregagens ou aumento do seu comprimento; Reforço do sistema de drenagem; Análise dos dados de observação relativos a deslocamentos do maciço e da estrutura de suporte; Reforço do sistema de observação; Projectista / Fiscalização / Empreiteiro Projectista / Fiscalização / Empreiteiro Projectista / Fiscalização / Empreiteiro Projectista / Fiscalização / Empreiteiro Resistências inferiores às do projecto Sobreavaliação das propriedades dos materiais no projecto; Erros de construção (saturação e descompressão do maciço); Condições geológico-geotécnicas anormais; Pluviosidade excepcional Basculamento Cartografia das zonas escavadas; Reconhecimento das superfícies escavadas para detecção de descontinuidades de orientação desfavorável; Avaliação das condições de pluviosidade e dos seus efeitos nos taludes de escavação; Remoção ou ligação dos blocos instáveis ao maciço confinante; Inspecção visual; Empreiteiro 65

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67 . Como forma de prevenir o escorregamento de depósitos superficiais, previamente à execução da escavação, deve-se verificar as condições de implantação da obra, designadamente se estão presentes elementos enterrados, confirmar a geometria para verificar se apresenta diferenças significativas relativamente ao previsto no projeto, comparar a cartografia das zonas escavadas e as condições geotécnicas com as admitidas no projeto. Complementarmente, deve ser efetuado um reconhecimento das superfícies escavadas para deteção de instabilidades ou de descontinuidades de orientação desfavorável e uma avaliação das condições de pluviosidade e dos seus efeitos nos taludes de escavação. Caso as diferenças sejam significativas ou as condições geotécnicas sejam localmente muito desfavoráveis, poderá ser imperativo a realização de prospeções geotécnicas adicionais ou a proposta de projeto em termos de geometria, de faseamento construtivo. Complementarmente, durante a execução, pode ser necessário proceder à adoção de estruturas de contenção provisórias em caso de interrupção prolongada dos trabalhos ou ao reforço do sistema de drenagem, se os efeitos da pluviosidade nos taludes se tornarem aparentes, podendo afetar a estabilidade do talude [16]. Caso estas medidas sejam implementadas, a probabilidade de ocorrência do risco baixará para um valor mínimo de 1 e as consequências para o valor 2, sendo o seu produto 2, caracterizado como trivial na respetiva escala de consequências, não levantando, desta forma, nenhum tipo de problema na frente de trabalho em causa. No que se refere ao escorregamento em depósitos superficiais com rotura das estruturas de contenção, as consequências são do mesmo tipo do que as associadas ao simples escorregamento, alterando-se as respetivas escalas. Com a estruturas de contenção, a probabilidade de ocorrência de instabilidade global diminui para valores entre 2 e 10% (escala 2 pouco provável), mas os custos e os prazos tomam um valor mais elevado de 4, dado que haverá que recuperar as próprias estruturas. Os danos serão assim elevados em componentes definitivas das obras. Estima-se um aumento da ordem dos 15 a 25% dos custos das atividades e entre os 10 e 15% do prazo de execução dos trabalhos em análise. Para a imagem e a reputação manteve-se o valor de classificação de 2 (baixo) previamente considerado [16]. Do produto destes valores obtém-se um valor de 8, para os custos e os prazos associados, obtendo-se para este um risco uma classificação moderada, como se pode constatar na Tabela 1.4. Dever-se-á, em consequência, desenvolver soluções mais eficientes ou introduzir de melhorias, preferencialmente sem custos extra. Por sua vez, no campo referente à imagem e reputação, o valor 4, referente a uma classificação trivial, releva que este acontecimento assume pouca relevância. Perante este cenário, a resposta planeada neste risco é idêntica à descrita anteriormente para o caso do escorregamento em depósitos superficiais, sendo esta complementada com a análise dos dados de observação, neste caso já disponíveis, relativos a deslocamentos do maciço, da estrutura de suporte e a esforços em ancoragens. Uma vez aplicado este tipo de medidas, mais uma vez o risco residual é minimizado. Neste caso a probabilidade baixa para o valor de 1, as consequências para 3 e o risco residual assume o valor de 3, sendo classificado como trivial, como se pode constatar na Tabela

68 Como se pode constatar pela análise da Tabela 3.2, estes dois tipos de riscos assumem os valores mais elevados na tabela. No entanto, eventos como a rotura em cunha, a rotura em cunha com rotura das estruturas de contenção ou mesmo o basculamento são possíveis, pelo que também para estes deve ser planeado um conjunto de procedimentos, meios e condições de aplicação, todos eles indicados na mesma tabela Rotura em paredes ancoradas A segunda ficha de análise e registo de riscos aqui abordada é a referente ao risco de rotura em paredes ancoradas (até cota 283 m), com o código Foram considerados os seguintes eventos indesejáveis: rotura da parede de betão armado, rotura das armaduras das ancoragens, rotura do bolbo de selagem, deformabilidade excessiva do terreno suportado e perda de funcionalidade do sistema de drenagem interna e superficial. Os correspondentes são descritos em pormenor na Tabela 3.3. O maciço, na zona das paredes ancoradas, até à cota (283), era muito alterado a medianamente alterado (W 5-4 a W 3 ), fraturado (F 3-4 ) a medianamente fraturado (F 3 ), com 2 falhas subverticais e 6 famílias de descontinuidades, rugosas a ligeiramente rugosas com enchimentos areno-argilosos de 1 a 5mm (como descrito anteriormente). Foi ainda detetado neste local um paleocanal, onde noutros tempos existia uma passagem/curso de água que se transformou num canal preenchido por sedimentos (material rolado com espessura máxima de 1,5 m). Dado que toda a informação necessária referente a cada evento indesejável se encontra descrita na Tabela 3.3, procede-se a uma breve descrição, a título exemplificativo, do risco que apresenta uma maior probabilidade de ocorrência a rotura por perda de funcionalidade do sistema de drenagem interna e superficial. As causas possíveis associadas a este evento remetem para dados geométricos inadequados, como por exemplo erros de implantação do sistema de drenagem e uma geometria do sistema de drenagem, em termos de espaçamento ou comprimento, que não satisfaz as condições de segurança. 68

69 Tabela 3.3- Ficha de análise de riscos, referente ao código [16] PERIGO SEVERIDADE EVENTO VULNERABILIDADES CONSEQUÊNCIAS PROBABILIDADE INDESEJÁVEL Imagem / DESCRIÇÃO CAUSAS Custos Prazos Reputação Custos RISCO Prazos Imagem / Reputação RESPOSTA PLANEADA RISCO RESIDUAL (Procedimentos, meios e condições de aplicação) Prob. Sev. RISCO RESPONSÁVEL Dados geométricos inadequados Acções superiores às do projecto Erros de implantação da obra; Condicionamentos da obra; Geometria de projeto que não satisfaz as condições de segurança (inadequada definição da interface, depósitos superficiais- maciço rochoso) Subavaliação das acções de projecto; Erros de construção (falta de drenagem; desrespeito do faseamento construtivo); Condições geológicogeotécnicas anormais; Pluviosidade excepcional. Maciço muito alterado a medianamente alterado (W5-4 a W3),fracturado (F3-4) a medianamente fracturado (F3) até à cota (283), ocorrência provável de 2 falhas (FM subvertical com a direcção E-W e FN com a direcção N-S), nível de água não detectado até à cota (284), famílias de descontinuidades: N30-40º E, SV, N20-26ºW, SV, N60-70ºW, SV, N52ºE, 40-50ºNW, rugosa a ligeiramente rugosas com enchimentos arenoargilosos, de 1 a 5 mm; Até à cota (283) paleocanal preenchido com material rolado com espessura máxima de 1,5m na extremidade oeste. Rotura da parede de betão armado Rotura das armaduras Rotura do bolbo de selagem Deformabilidade excessiva do terreno suportado Custos e prazos associados aos trabalhos de reparação das estruturas afetadas. Perda de vidas humanas; Danos em equipamentos; Custos e prazos associados aos trabalhos de reparação das estruturas afetadas Custos e prazos associados aos trabalhos de reparação das estruturas afectadas Custos e prazos associados aos trabalhos de reforço das ancoragens Verificação das condições geotécnicas de projeto; Avaliação das condições de pluviosidade e seus efeitos nos taludes de escavação; Proposta de alteração de projeto em termos de afastamento das ancoragens e/ou dimensionamento de betão armado; Análise dos dados de observação; Inspeção visual; Diagnóstico; Reparação; Reforço do sistema de drenagem. Verificação das condições geotécnicas de projeto; Avaliação das condições de pluviosidade e seus efeitos nos taludes de escavação; Análise dos resultados dos ensaios prévios; Proposta de alteração de projeto em termos do número e secção das ancoragens; Análise dos resultados dos ensaios das ancoragens; Verificação das condições de execução e da configuração final (ligação à cabeça de ancoragem); Análise dos dados de observação relativos à tração nas ancoragens; Inspeção visual; Substituição da ancoragem. Verificação das condições geotécnicas de projeto; Avaliação das condições de pluviosidade e seus efeitos nos taludes de escavação; Análise dos resultados dos ensaios prévios; Proposta de alteração de projeto em termos do número, comprimento e comprimento de selagem das ancoragens; Análise dos resultados dos ensaios das ancoragens; Verificação das condições de execução (caldas); Análise dos dados de observação relativos à tração nas ancoragens; Substituição da ancoragem Verificação das condições geotécnicas de projeto; Avaliação das condições de pluviosidade e seus efeitos nos taludes de escavação; Proposta de alteração de projeto em termos do número de ancoragens; Análise dos resultados dos ensaios das ancoragens, Análise dos dados de observação relativos à tração nas ancoragens; Reforço do número de ancoragens Dono de Obra / Empreiteiro Dono de Obra / Empreiteiro Dono de Obra / Empreiteiro Dono de Obra / Empreiteiro Resistências inferiores às do projeto Sobreavaliação das propriedades dos materiais no projeto (fluência); Erros de construção (pressões de água e de injeção muito elevadas, falta de proteção contra a corrosão); Condições geológicogeotécnicas anormais; Pluviosidade excecional. Perda de funcionalidade do sistema de drenagem interna e superficial Custos e prazos associados aos trabalhos de reabilitação do sistema de drenagem Verificação das condições geotécnicas de projeto; Verificação da geometria; Avaliação das condições de pluviosidade e seus efeitos nos taludes de escavação; Reforço do sistema de drenagem superficial ou interna; Verificação das condições de execução (faseamento construtivo); Inspeção visual; Manutenção do sistema de drenagem superficial; Reabilitação do sistema de drenagem Dono de Obra / Empreiteiro 69

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71 Pode também conter na sua origem perigos relacionados com ações superiores às do projeto, relacionadas com uma possível circulação de veículos pesados sobre os elementos de drenagem superficial, danificando-os, com erros de construção associados a falta, a inadequada constituição ou a deficiente colocação dos elementos de drenagem durante ou após a construção, ou mesmo condições geológico-geotécnicas anormais, sendo que pluviosidade excecional também pode ser uma causa possível. Por último, a rotura pode ser induzida por resistências inferiores às do projeto devido a uma sobreavaliação das propriedades dos materiais no projeto devido à presença de pressões de água e amolecimento dos materiais por condições de pluviosidade excecional (ver Tabela 3.3). A conjugação destes acontecimentos provoca consequências ao nível de custos e prazos associados aos trabalhos de reabilitação do sistema de drenagem. A este risco foi atribuída uma probabilidade de ocorrência de valor 3 (provável), com respetiva probabilidade de ocorrência estabelecida entre os 10 e os 30%. Em relação aos custos e prazos foi atribuído o valor mínimo de 1 (muito baixo), relativo a danos localizados, capazes de condicionar os trabalhos minimamente, sendo de fácil resolução, com atrasos e sobrecustos muito baixos, com um incremento de custos e prazos inferiores a 2%, respetivamente. A escala adotada para a imagem/reputação também é a mínima, não tendo qualquer atenção dos meios de comunicação social [16]. Do produto da probabilidade pelas consequências determinou-se o valor do risco em concreto, que assume o valor 3, para os custos e prazos, e o valor 1 para a imagem e a reputação, constituindo ambos riscos triviais, como se pode constatar na Tabela 1.4. Apesar de ser um valor baixo, este ainda pode der diminuído para o valor mínimo de 1, se certas medidas forem adotadas antes de iniciados os trabalhos, nomeadamente, a verificação das condições geotécnicas de projeto, a verificação da geometria e a avaliação das condições de pluviosidade e seus efeitos nos taludes de escavação. Se este evento indesejável se materializar, poderá ser implementado um reforço do sistema de drenagem superficial ou interna, assim como uma verificação das suas condições de execução, nomeadamente relativamente à fase da sua instalação. De forma a prevenir futuros incidentes após a execução da obra, devem ser periodicamente realizadas inspeções visuais, bem como proceder, sempre que necessário à manutenção/reparação dos sistemas de drenagem [16] Rotura das paredes armadas pregadas Por último, a ficha de análise e registo de riscos referente à rotura em paredes armadas pregadas (excetuando as presentes na extremidade W), com o código 1.1.3, contém os seguintes eventos indesejáveis: rotura do betão projetado armado; rotura local por corte das pregagens; arrancamento de várias pregagens, com desplacamento do betão projetado e perda de funcionalidade do sistema de drenagem interna e superficial, apresentados na Tabela 3.4. A título de exemplo, descreve-se pormenorizadamente o risco alusivo ao arrancamento de várias pregagens com desplacamento do betão projetado, dado que este evento apresenta os valores mais elevados do risco referentes aos custos e prazos. 71

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73 Tabela Ficha de análise de riscos, referente ao código [16] PERIGO SEVERIDADE EVENTO VULNERABILIDADES CONSEQUÊNCIAS PROBABILIDADE INDESEJÁVEL Imagem / DESCRIÇÃO CAUSAS Custos Prazos Reputação Custos RISCO Prazos Imagem / Reputação RESPOSTA PLANEADA RISCO RESIDUAL (Procedimentos, meios e condições de aplicação) Prob. Sev. RISCO RESPONSÁVEL Dados geométricos inadequados Ações superiores às do projeto Erros de implantação da obra; Condicionamentos da obra; Geometria de projeto que não satisfaz as condições de segurança; Combinação desfavorável de descontinuidades. Subavaliação das ações de projeto (carga de equipamentos pesados); Erros de construção (falta de drenagem; desrespeito do faseamento construtivo); Condições geológicogeotécnicas anormais; Pluviosidade excecional. Maciço medianamente alterado (W 3-4 a W3 ), fraturado (F4) a medianamente fraturado (F 3 ) até à cota 277 m, nível de água não detectado até à cota 277 m, famílias de descontinuidades: N22-26ºE, 32-38ºSE; N-S 78-82ºE; N8-12ºW, 68-72ºNE; e N56-60ºW, 66-70ºSW, onduladas rugosas a lisas, medianamente a muito alteradas sem presença de água; com enchimentos arenosos a arenoargilosos, de 1 a 5 mm, até à cota 277 m; filões de quartzo e de uma banda epissienitica. Rotura do betão projetado armado Rotura local por corte das pregagens Arrancamento de várias pregagens, com desplacamento do betão projetado Custos e prazos associados aos trabalhos de reparação das estruturas afetadas. Custos e prazos associados aos trabalhos de reparação das zonas afetadas. Custos e prazos associados aos trabalhos de reparação das zonas afetadas Verificação das condições geotécnicas de projeto; Avaliação das condições de pluviosidade e seus efeitos nos taludes de escavação; Proposta de alteração de projeto em termos de afastamento das ancoragens e/ou dimensionamento de betão armado; Análise dos dados de observação; Inspeção visual; Diagnóstico; Reparação; Reforço do sistema de drenagem. Verificação da geometria de projeto; Verificação das condições geotécnicas de projeto; Análise das condições de pluviosidade e seus efeitos nos taludes de escavação; Proposta de alteração de projeto em termos do número, secção e comprimento das pregagens; Inspeção visual; Análise dos dados de observação relativos a deslocamentos; Diagnóstico; Reforço local do número, secção e comprimento das pregagens; Reforço do sistema de observação. Verificação da geometria de projeto; Verificação das condições geotécnicas de projeto; Análise dos resultados dos ensaios prévios e das condições de injectabilidade do maciço; Análise das condições de pluviosidade e seus efeitos nos taludes de escavação; Proposta de alteração de projeto em termos do número, secção e comprimento das pregagens; Inspeção visual; Análise dos resultados de receção das pregagens; Análise dos dados de observação relativos a deslocamentos; Diagnóstico; Reforço local do número, secção e comprimento das pregagens; Reforço do sistema de observação Dono de Obra / Empreiteiro Dono de Obra / Empreiteiro Dono de Obra / Empreiteiro Resistências inferiores às do projeto Subavaliação das propriedades dos materiais no projeto; Erros de construção (pressões de injeção muito elevadas, falta de preenchimento dos furos); Condições geológicogeotécnicas anormais; Pluviosidade excecional. Perda de funcionalidade do sistema de drenagem interna e superficial Custos e prazos associados aos trabalhos de reabilitação do sistema de drenagem Verificação das condições geotécnicas de projeto; Verificação da geometria; Avaliação das condições de pluviosidade e seus efeitos nos taludes de escavação; Reforço do sistema de drenagem superficial ou interna; Verificação das condições de execução (faseamento construtivo); Inspeção visual; Manutenção do sistema de drenagem superficial; Reabilitação do sistema de drenagem Dono de Obra / Empreiteiro 73

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75 A vulnerabilidade associada a este evento está associada ao estado do maciço, que se encontrava medianamente alterado (W 3-4 a W 3 ) e fraturado (F 4 ) a medianamente fraturado (F 3 ) até à cota 277 m, não tendo sido detetado o nível de água. Nesta área foram identificadas as seguintes famílias de descontinuidades: N22-26ºE, 32-38ºSE; N-S 78-82ºE; N8-12ºW, 68-72ºNE; N56-60ºW; e 66-70ºSW, de forma ondulada, de paredes rugosas a lisas, medianamente a muito alteradas e sem presença de água. Estas descontinuidades apresentavam enchimentos arenosos a areno-argilosos, de 1 a 5 mm. Também se deparou com a presença de filões de quartzo e de uma banda epissienitica. O risco de arrancamento de pregagens pode ter a sua origem relacionada com dados geométricos inadequados, devidos a erros de implantação da obra, a condicionamentos da obra (estruturas enterradas) ou a uma geometria de projeto que não satisfaz as condições de segurança (no presente caso devido a uma inadequada definição da interface depósitos superficiais-maciço rochoso) ou mesmo combinação desfavorável de descontinuidades. Pode também ser devido a uma possível subavaliação das ações de projeto, designadamente das ações da água, a erros de construção relativos à instalação dos drenos ou a áreas de escavação ou espaçamentos de pregagens superiores aos previstos no projeto ou mesmo condições geológico-geotécnicas anormais, sendo que pluviosidade excecional também pode ser uma causa possível. Por último, a ocorrência de resistências dos materiais inferiores às do projeto (fluência, pressões de injeção muito elevadas, falta de proteção contra a corrosão e condições geotécnicas diferentes das previstas) [16]. Perante a materialização deste risco, as consequências assentam num aumento de custos e prazos associados aos trabalhos de reparação das zonas afetadas. Foi atribuído uma probabilidade de ocorrência de valor de 2 (pouco provável) com uma probabilidade de ocorrência entre os 2 e os10%. Em relação aos custos e prazos, foi atribuído o valor 2 (baixo), que pode provocar danos localizados, condicionando pouco os trabalhos, dos quais podem advir atrasos e sobrecustos baixos, com um incremento de custos entre 2 e 5% e de prazos entre 2 e 4%. A escala adotada para a imagem/reputação também é a mínima (valor 1), não despertando qualquer atenção dos meios de comunicação social. Do produto destes valores obtém-se um valor de 4, para os custos e os prazos associados, sendo este um risco com uma classificação trivial, como se pode constatar na Tabela 1.4, assim como o valor de 2, para a imagem/reputação. Para minimizar este risco, antes da obra, devem ser realizadas verificações ao nível da geometria de projeto em conjunto com um estudo das condições geotécnicas do mesmo, ensaios das condições de injetabilidade do maciço, assim como uma análise das condições de pluviosidade e seus efeitos nos taludes de escavação com vista à reavaliação do sistema de drenagem. Caso se sejam identificadas diferenças significativas entre as condições reais e as admitidas no projeto, devem ser elaboradas propostas de alteração de projeto, em termos do número, da secção e do comprimento das pregagens [16]. Após a execução da obra, periodicamente devem ser efetuadas inspeções visuais, e se for detetada alguma anomalia de comportamento, proceder a uma rigorosa análise dos 75

76 resultados de receção das pregagens e dos dados de observação relativos a deslocamentos, com vista a um eventual reforço local do número, da secção e do comprimento das pregagens, sempre acompanhado de um reforço do sistema de observação. Sendo estas medidas implementadas, o risco assumirá um valor mínimo, de 1, em todos os campos, como se pode verificar através da Tabela Materialização dos Riscos A cotas superiores a 283 m, em função das condições do maciço, que se revelaram melhores do que as inicialmente previstas, foram propostas pelo projetista que constituíram uma oportunidade e não um risco. A solução de contenção passou pela adoção de pregagens no muro em betão armado em substituição de algumas ancoragens (Figura 3.24). Figura Pormenor das pregagens/ ancoragens à cota 283 [17] O atraso na entrega dos elementos do projeto com as alterações constituiu um risco, uma vez que levaram ao atraso da execução dos trabalhos. Também o betão foi alterado de C30/37 para C25/30, refletindo as hipóteses demasiado conservativas consideradas no projeto inicial. Para aumentar a durabilidade, dado tratar-se de uma estrutura definitivas, foi exigida a utilização de pregagens galvanizadas. Apresenta-se, a título de exemplo, a ficha de materialização dos riscos referente às escavações entre as cotas 273 e 265 m (ver Tabela 3.5). Nela identifica-se a frente de trabalho, o sistema e o subsistema e descrevem-se os riscos observados (de instabilidade global e de rotura das soluções estruturais), indicando-se como causas prováveis as fracas condições geotécnicas. Na zona a escavar foi detetada uma depressão preenchida por depósitos de geomateriais, cuja origem remete para a construção da barragem de Salamonde. Este local seria a antiga escombreira. Foram também identificadas diversas descontinuidades verticais, com preenchimento argiloso, e franjas de zonas W 5 / F 5. Todos estes fatores foram tidos em conta pelo projetista, sendo concebida uma solução de parede de betão armado moldado, com um aumento da percentagem de armaduras do muro, um aumento da espessura do betão e um aumento do comprimento das pregagens (Figura 3.25). 76

77 Figura Muro betão armado moldado (esquisso 6) [18] Devido à dificuldade de mobilização de equipamento de cofragem e pessoal especializado, a construtora propôs a realização de uma parede pregada, não com betão moldado, mas sim com betão projetado, garantindo o cumprimento do prazo, e a adaptação das armaduras a colocar (em duas fases para permitir boas condições de colocação do betão) e da espessura final da contenção (tendo passado de 0,15 m para 0,30 m). No talude direito e esquerdo da escavação da estrutura da tomada de água entre as cotas (273) e (265), foi ainda possível proceder a uma simplificação dos trabalhos, uma vez que na solução inicial a escavação destes taludes podia interferir com a escavação dos encontros da ensecadeira. A solução proposta pelo Empreiteiro, para além de ser mais simples eliminava essa possibilidade de interferências. A origem do problema remete para a inadequação da geometria inicialmente proposta para as condições geotécnicas dos taludes de escavação e/ou dos encontros da ensecadeira. A geometria dos encontros foi também reformulada e adaptada às características do maciço de fundação evidenciada. Deste modo, este risco revelou-se uma oportunidade, reduzindo custos e prazos e aumentando as condições de segurança [18]. Deste nível até à cota (245), não se verificou qualquer alteração ao projeto inicial ou risco materializado, decorrendo todos os trabalhos conforme o planeamento e cumprindo o respetivo calendário. 77

78 Tabela EMPREITADA Ficha DE REFORÇO de riscos DE materializados POTÊNCIA DO APROVEITAMENTO no talude frontal entre HIDROELÉCTRICO as cotas (273) DE SALAMONDE e (265) - SALAMONDE [16] II Data: 05-Abr-11 RISCOS OBSERVADOS NO DECURSO DA CONSTRUÇÃO Frente de trabalho SISTEMA SUBSISTEMA Emboquilhamento da tomada de água Escavação até à cota (265) Taludes de escavação Descrição Talude frontal entre as cotas (273) e (265) Riscos de instabilidade global e de rotura das soluções estruturais superiores devido à presença dos depósitos cobertura; Causas prováveis Consequências Condições geotécnicas diferentes das consideradas no projecto - depósitos de cobertura na extremidade direita, descontinuidades verticais com preenchimento argiloso, franjas de W5/F5; Paragem dos trabalhos até definição da solução de contenção adoptar; Atraso de execução devido à falta de elementos de projecto; Aumento das quantidades de trabalhos (colocação de armaduras, aumento da espessura do betão projectado e aumento do comprimento das pregagens); Risco real Probabilidade: 2 Consequências: 3 Risco: 6 Controlo do risco Não necessário Medidas implementadas Data Medidas Alteração de projecto - execução de um muro em betão armado moldado - Esquissos 5 e 6 do projectista (FSGB ) Proposta de alteração do ACE da parede de betão armado para betão projectado armado (SIIC ) Risco residual Probabilidade: 1 Consequências: 3 Risco: 3 Observações Aprovação da proposta efectuada pelo ACE ao abrigo de ref.ª FSGB , de ; Gestor do Risco Consultor do Risco 78

79 4 Acesso à Entrada da Tomada de Água 4.1 Descrição da Obra De modo a criar as condições necessárias de acesso à frente de obra na zona da Tomada de Água e futuramente para o acesso à torre das comportas, foram efetuadas diversas escavações para a materialização de um acesso, como se pode observar na Figura 4.1. Figura 4.1- Acesso à tomada de água onde foi encontrado um muro de alvenaria O projeto inicial entre as cotas (273) e (284) foram alvo de reformulação, uma vez que as condições do terreno eram completamente diferentes do esperado. Uma concentração de depósitos de materiais grosseiros (antrópicos), entre os quais a presença de um muro antigo de alvenaria de pedra, que não foram detetados nas primeiras sondagens, revelou a necessidade de se executarem sondagens e estudos complementares. A estrutura de contenção inicial do talude, baseada numa parede de betão armado ancorada e paredes pregadas, foi reforçada e a sua geometria alterada. No entanto, a proposta do projetista era demasiado conservativa, não merecendo a aprovação do dono de obra. A proposta, como se pode observar na Figura 4.2 e na Figura 4.3, propunha a construção de um novo muro em betão armado ancorado (P útil = 500 kn) na frente do muro de alvenaria existente, até à cota (276,50). Este muro seria em L. As respetivas ancoragens seriam espaçadas de 2,5 m num único nível. A solução apresentada passava ainda por manter a inclinação do talude existente (na ordem dos 1V:1,35H) e adotar geodrenos colocados entre pregagens e uma malha de pregagens afastada de 3 m na horizontal e de 2 m na vertical, desfasadas e ligadas por malhasol. 79

80 Figura 4.2- Planta do muro ancorado e proteção do talude do acesso à tomada de água [19] Figura 4.3- Corte do muro ancorado [19] 4.2 Análise e Gestão dos Riscos Foram elaboradas fichas de registos de riscos baseadas nessa solução. Os tipos de riscos admitidos e alvo de estudo para este subsistema foram a instabilidade global, rotura em paredes ancoradas, rotura em paredes pregadas e, em paralelo, o planeamento dos trabalhos relativos a esta obra, tal como podemos ver no esquema apresentado no Fluxograma 2 e na Tabela

81 Instabilidade Global Escavação e contenção Taludes de escavação Rotura em paredes ancoradas Acesso à Entrada da Tomada de água Rotura em paredes pregadas Geral Planeamento Fluxograma 2 Sistemas, subsistemas e tipos de riscos da frente de acesso à tomada de água [20] Tabela 4.1- Códigos das fichas de registo de risco prévias à execução do acesso à entrada da tomada de água Código Frente Trabalho Sistema Subsistema Tipo de Risco Instabilidade global Taludes de escavação Escavação e contenção Rotura em paredes ancoradas Acesso à Entrada da Tomada de água Rotura em paredes pregadas Geral Planeamento Os trabalhos foram interrompidos nesta frente até à aprovação de uma nova solução. Com vista à minimização dos respetivos risco, recomendou-se a adoção de medidas preventivas de estabilização provisória, que podiam envolver a impermeabilização das superfícies expostas, a colocação de um sistema de drenagem interno e superficial, assim como a respetiva contenção temporária. As medidas preventivas não foram ainda implementadas, tendo a ausência de pluviosidade e as boas condições atmosféricas do ano transato possibilitaram a estabilidade natural do talude e ausência de acidentes. Analisa-se, seguidamente, o risco de incumprimento do planeamento previsto devido a problemas relacionados com o acesso à entrada da tomada de água Risco de Incumprimento do Planeamento Em relação à ficha de registo de riscos do planeamento, Tabela 4.2, proceder-se-á à sua análise pormenorizada (código 2.2.1). Este incumprimento pode ser originado por uma paragem ou quebra de rendimento das frentes de trabalho. 81

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83 Tabela 4.2- Ficha de análise de riscos, referente ao código [20] PERIGO SEVERIDADE RISCO RESPOSTA PLANEADA RISCO RESIDUAL VULNERABILIDADES EVENTO INDESEJÁVEL CONSEQUÊNCIAS PROBABI- LIDADE DESCRIÇÃO CAUSAS Custos Prazos Imagem/ Reputação Custos Prazos Imagem/ Reputação (Procedimentos, meios e condições de aplicação) Prob. Sev. RISCO RESPONSÁVEL Falta de materiais aprovados e/ou recepcionados Falta de aprovisionamento de materiais previstos; utilização de materiais não previstos; falta de aprovação de materiais (betão convencional); quantidades de trabalhos superiores às previstas; Falta de disponibilidade de equipamentos Falta de recursos humanos Avaria de equipamentos; calibração dos equipamentos subdimensionamento dos equipamentos necessários; utilização de equipamentos não previstos; inadequação dos equipamentos; maior número de frentes de trabalho; Subdimensionamento das equipas afectas a cada uma das actividades; trabalhos não previstos; falta de qualificação técnica; Depósitos de materiais pétreos, heterogéneos e heterométricos; maciço granítico subjacente alterado e fracturado de qualidade crescente em profundidade; Zona de intensa circulação de veículos para a entrada da tomada de água Paragem ou quebra de rendimento das frentes de trabalho Prazos associados à execução dos diferentes trabalhos (emboquilhamento do túnel de acesso à Central) e à reposição dos trabalhos não conformes, custos associados aos reforços de meios e à reposição de trabalhos não conformes, multas, depreciação de reputação das Entidades envolvidas; Previsão atempada do stock de materiais a disponibilizar em obra (pregagens, ancoragens e betão convencional e projectado, malha-sol,...); peças de reparação e de substituição de equipamentos; técnicos de reparação de equipamentos; dimensionamento rigososo de equipas; reforço de frentes de trabalho; controlo rigoroso das qualificações técnicas dos intervenientes e da qualidade de execução; Coordenação adequada destes trabalhos com os da frente de trabalho crítica Dono de Obra / Empreiteiro Condicionamentos provocados por frente de trabalho crítica Necessidade de acesso a trabalhos de uma frente crítica (entrada da tomada de água) Deficiente qualidade dos trabalhos Inadequada aplicação dos materiais; avaria de equipamentos; falta de qualificação técnica; Falta de elementos de projecto ou alterações de projecto Erros e indefinições de projecto ou do faseamento construtivo; condições geológicas e/ou geotécnicas diferentes das previstas no projecto; adequação do projecto às condicionantes da obra; Realização, em tipo ou em quantidade, de trabalhos não previsto Previsão atempada do stock de materiais a disponibilizar em obra; Recurso a novos equipamentos; Controlo rigoroso das qualificações técnicas dos intervenientes e da qualidade de execução; Antecipação de condições e de condicionantes com impacte no projecto capazes de ter reflexos na execução da obra; Entrega dos elementos de projecto em falta de modo a possibilitar a preparação das actividades correspondentes antes do seu início; Preparação de Planos de Acções de Contingência (medidas preventivas de estabilização provisória), com afectação de recursos em obra, para resposta a riscos materializados; Dono de Obra / Empreiteiro 83

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85 Na sua origem podem estar falta de materiais previstos ou aprovados, a utilização de novos materiais ou mesmo quantidades de trabalhos superiores às previstas, a indisponibilidade de equipamentos (por avaria, por inadequação destes ao trabalho em curso, por deficiente calibração ou mesmo por aumento das frentes de trabalho, insuficientes recursos humanos, provocados tanto por trabalhos não previstos, como numa possível falta de qualificação técnica, acessos limitados devido a condicionantes provocadas por problemas no acesso à tomada de água, deficiência na qualidade dos trabalhos, devido a inadequada aplicação, avaria de equipamentos ou falta de qualificação técnica. Na base destes problemas, as suscitáveis vulnerabilidades estão relacionadas com os depósitos de materiais pétreos, heterogéneos e heterométricos à superfície, com a natureza do maciço granítico subjacente alterado e fraturado de qualidade crescente em profundidade e, por último, com a intensa circulação de veículos para a entrada da tomada de água. Face a esta análise, as consequências assentam a condicionamentos dos acessos e consequente aumento dos prazos associados à execução dos diferentes trabalhos, nomeadamente no emboquilhamento do túnel de acesso à central, nos custos associados aos reforços de meios e à reposição dos trabalhos não conformes, multas e penalizações e por último na depreciação de reputação das entidades envolvidas [20]. Por consequência, em relação à sua probabilidade de ocorrência é atribuído o valor de 3, numa escala de 1 a 5, com uma probabilidade entre 10 e 30% de se concretizar. Tanto os custos como os prazos têm uma classificação baixa, de valor 2 (numa escala de 1 a 5), uma vez que as suas consequências provocam danos localizados, condicionando os trabalhos que poderão conduzir a atrasos e sobrecustos reduzidos, uma vez que existia nesta fase da obra um outro acesso à frente da estrutura da tomada se água. No entanto, a probabilidade de ocorrência associada ao nível dos custos situa-se entre os 2 e os 5% e ao nível dos prazos entre os 2 e os 4%. Do produto entre o valor da probabilidade de ocorrência dos riscos e das suas consequências, obtêm-se um valor de 6 (zona verde claro) para o risco em estudo, sendo a designação da sua classificação moderado, uma vez que se pretende a implementação de soluções mais eficientes ou introdução de melhorias, preferencialmente sem custos extra [20]. Em resposta a estes riscos são propostas medidas antes e depois da execução dos referidos trabalhos, entre os quais a previsão atempada do stock de materiais a disponibilizar em obra, a existência de peças de reparação e substituição de equipamentos e dos seus respetivos técnicos, em conjugação com uma organização rigorosa de equipas. Poderá ainda ser necessário, no decorrer das obras proceder ao reforço das frentes de trabalho. O controlo rigoroso das qualificações técnicas dos intervenientes e da qualidade de execução, em paralelo com uma coordenação adequada desses trabalhos, garantem o sucesso da obra, baixando o risco residual para 1, valor mais baixo na escala, onde a sua probabilidade de ocorrência é rara e os danos, assim como os trabalhos associados, são mínimos e de fácil resolução com atrasos e sobrecustos muito baixos [20]. Como segundo evento indesejável, surge a realização de trabalhos não previstos ou o seu aumento inesperado. A sua origem assenta na falta de elementos de projeto ou das suas alterações, perigos causados por erros e indefinições de projeto ou do faseamento construtivo, 85

86 muitas vezes provocados pelas condições geológicas e/ou geotécnicas diferentes das previstas no projeto ou na inadequação do projeto às condicionantes da obra. Este evento tem uma reduzida probabilidade de ocorrência (2-10%), refletindo um valor de 2 na respetiva escala. Também no que diz respeito aos custos e prazos foi considerada a classificação de 2, ou seja baixa, uma vez que os danos são localizados e os condicionamentos dos trabalhos poderão conduzir a atrasos e sobrecustos baixos. Sendo assim, os riscos assumem um valor de 4, estando no limite do trivial (verde), em que nenhuma medida de controlo é necessária, sendo, no entanto, recomendável a adoção de medidas de deteção [20]. Por forma a reduzir ainda mais este risco, aconselha-se uma previsão atempada do stock de materiais a disponibilizar em obra, a possibilidade de usar novos recursos, assim como o controlo rigoroso das qualificações técnicas dos intervenientes e da qualidade de execução dos vários processos, a antecipação das condições que podem influenciar o projeto e a sua execução em obra e evitar o atraso na entrega dos elementos de projeto, de forma a serem preparadas com antecipação todas as ações de contingência que afetam os recursos em obra. A implementação de todas estas medidas reduzem mais uma vez o risco para o seu valor mínimo de 1, sendo os efeitos dos respetivos perigos mínimos para o decorrer dos trabalhos [20]. 86

87 5 Ensecadeira da Tomada de Água 5.1 Descrição da Obra Para se tornar possível a construção da estrutura da tomada de água, foi construída uma ensecadeira em betão simples (ver Figura 5.1), com fundação à cota (245,00) e o coroamento à cota (271,50), apresentando um paramento de montante em arco cilíndrico, com 26 m de raio, e um paramento de jusante definido através de uma superfície cónica de eixo vertical com raio de curvatura linearmente variável entre 25 m no coroamento e 21,94 m no topo da fundação. Apesar do desnível entre a ensecadeira e o NPA de Salamonde ser apenas de 0,64 m, o projetista considerou a folga suficiente para conter a ondulação, dada a geometria muito encaixada da albufeira [2]. Figura 5.1- Ensecadeira da tomada de água em construção As ensecadeiras são barragens provisórias, construídas com a finalidade de fechar uma região do curso natural da água, de forma a oferecer condições para a execução dos trabalhos necessários. Existem vários tipos de ensecadeira, dependendo de vários fatores físicos (topografia, geologia e hidrologia), característica da obra em execução, seu cronograma e riscos que podem ser aceitáveis, devendo sempre procurar soluções económicas, dentro dos padrões adequados à obra [21]. Neste caso, optou-se pela estrutura em betão representada na Figura 5.2, cujos encontros funcionam por gravidade (zonas destacadas a cinza na Figura 5.2) e seu arco apoia nestes dois pontos, sendo os encontros calculados com a finalidade de resistir apenas pelo seu peso ao impulso da água que retêm. Sendo o betão aplicado em grandes massas, não lhe são exigidas resistências muito elevadas. A ensecadeira seria posteriormente totalmente demolida. No entanto, após estudos em modelo reduzido, optou-se pela demolição apenas da parte central da barragem, como indicado na Figura 5.3, sendo que, desta forma, a estrutura da tomada de água fica mais protegida, assim como os seus taludes não ficam tão expostos, sendo benéfico a nível 87

88 aerodinâmico, uma vez que dissipa a energia do escoamento da água, diminuindo os seus efeitos na estrutura principal. Complementarmente, os trabalhos de demolição são reduzidos, acarretando prazos e custos inferiores [22]. Figura 5.2- Ensecadeira da Tomada de Água [23] Figura Forma do ensaio do modelo reduzido- vistas frontal e em planta [22] 5.2 Processo Construtivo A ensecadeira é constituída essencialmente por 4 partes distintas: as escavações e a fundação do encontro esquerdo, as escavações e a fundação do arco central, as escavações e a fundação do encontro direito e o corpo da ensecadeira como um todo. 88

89 As três primeiras encontram-se subdivididas em duas frentes distintas de trabalhos as escavações e as fundações. A última, o corpo da ensecadeira, é constituída essencialmente por uma estrutura em betão, sendo cada subsistema e os seus riscos inerentes alvo de estudo no subcapítulo 5.3. Para todos estes trabalhos se serem bem-sucedidos, a estrutura teve de assentar num terreno competente hidromecanicamente, tendo, para o efeito, sido efetuados tratamentos do terreno de fundação descritos em seguida Fundação da Ensecadeira A escavação prevista para a implantação da ensecadeira atingia um máximo de 10 m em profundidade, sendo os níveis máximos de tensão esperados na fundação da ordem dos 2 MPa. Dado que o maciço de fundação não apresentava as características mecânicas e de deformabilidade exigidas para a estrutura a construir, foi efetuado um tratamento de consolidação. Com base nas características do maciço, estabeleceu-se uma profundidade e uma orientação para a cortina de impermeabilização, sendo também realizada uma cortina de drenagem a jusante da ensecadeira com o objetivo de minimizar os efeitos de subpressões que possam desencadear situações de instabilidade do maciço de fundação a jusante e colocarem em causa a estabilidade da estrutura [23]. Figura 5.4- Cortina de impermeabilização da ensecadeira da tomada de água [23] O terreno de fundação apresentava-se medianamente alterado, W 3, sendo que em zonas pontuais, ainda que mínimas, atingia graus de alteração de W 4 e W 4-5. No que diz respeito à fracturação, esta variou entre F 3, F 3-4 e F 4, ou seja, as fraturas estavam desde mediamente afastadas, com um afastamento entre 0,20 e 0,60 m, a próximas com um afastamento entre 0,06 e 0,20 m [23]. Perante este cenário, optou-se pela execução de uma cortina de impermeabilização com injeções de caldas de água/cimento a partir do paramento da estrutura (Figura 5.4), sendo que estas foram, na sua maioria, efetuadas a jusante e nas suas imediações, com a exceção dos dois encontros da ensecadeira, em que foram efetuadas a montante, situação que se pode verificar na Figura 5.2, sendo a cortina aí representada por uma linha vermelha. 89

90 A cortina de impermeabilização é um tratamento destinado a controlar os caudais de percolação na fundação. Neste tipo de trabalhos existem certos aspetos a ter em consideração, tais como os estudos geológicos previamente efetuados e a deteção de descontinuidades e de falhas do maciço, assim como outras singularidades da rocha de fundação. Os trabalhos devem ser acompanhados por prospeções complementares e ajustados sempre que necessário a novas exigências que possam surgir. Este tipo de trabalho implica um conjunto de procedimentos, nomeadamente, a inclinação e o tipo do furo, a composição e o traço das caldas, assim como as pressões de injeção. Todos estes parâmetros devem ser bem estudados e controlados no decurso da execução. O controlo é efetuado através de uma verificação rigorosa dos procedimentos e dos volumes e das pressões (as absorções em cada furo deve ser comparada com os resultados dos ensaios de permeabilidade), tendo em conta as características do maciço nas diferentes fases do tratamento. Devem ser efetuadas inspeções visuais à superfície e à intersecção dos paramentos com a fundação. Sempre que detetadas anomalias, estas devem ser alvo de reavaliação e devem ser tomadas as medidas necessárias com a maior brevidade. Nesta obra, atendendo à altitude das descontinuidades mais significativas, a orientação dos furos neste tratamento foi de 80º, com o plano horizontal mergulhado para montante com a direção N50ºW. O tratamento envolveu a realização de furos, em parte emboquilhados no soco da estrutura da ensecadeira, sob os seus encontros e no terreno natural. Tanto no soco da ensecadeira como a montante na zona dos encontros, as injeções de calda de cimento iniciaram-se no contacto betão/fundação rochosa. NPA=270,36 Injeção de calda de Cimento até à profundidade de 30m Furos da rede de Drenagem af. 6 metros (cota de fundo 225) Figura 5.5- Corte transversal tipo da Cortina de impermeabilização [23] A cortina de impermeabilização é constituída por 3 tipos de furos de injeção, como se pode observar na Figura 5.6, os primários espaçados de 12 metros são os primeiros a ser realizados, seguem-se os secundários espaçados de seis metros entre dois primários e os terciários espaçados de 3 metros. Só em certas zonas foram injetados este últimos uma vez que nem sempre era necessário a sua execução, as zonas que necessitaram desse reforço foram sobretudo nos encontro [23]. 90

91 Figura 5.6-Localização dos furos de Injeção [23] As injeções eram dadas como concluídas quando a absorção de calda de cimento do troço submetido à pressão máxima era inferior a 0,5L/min.m durante 10 minutos, sendo que esta pressão máxima foi mantida durante mais 10 minutos. Em paralelo realizou-se uma linha de drenos, representada a verde na Figura 5.2, que dista 2,5 m para jusante da cortina de impermeabilização, espaçados de 6 metros, com o objetivo de minimizar os efeitos de supressões sobre a ensecadeira, sendo apresentado na Figura 5.5 um corte transversal que ilustra a localização da rede de drenagem face à cortina de impermeabilização. Em face da presença de depósitos de escombros no maciço do encontro direito da ensecadeira a cotas elevadas, foi projetada uma vala corta águas (Figura 5.2). No entanto, dadas as condições geotécnicas, as dificuldades do ponto de vista construtivo, nomeadamente a existência de taludes muito inclinados e de escavações profundas, esta solução foi substituída, por proposta do Empreiteiro, por uma cortina de 15 estacas secantes (Ø 1,50m). Com esta solução não foi impedida a circulação normal dos equipamentos, o que ocorreria caso fosse adotada a solução inicial [23]. Desta forma tornou-se possível a consolidação, a impermeabilização sistemática e a drenagem do maciço rochoso de fundação, tendo em conta o tipo e dimensões da ensecadeira e respetivas exigências de funcionalidade. O subcapítulo 5.2.2, que se segue, aborda a constituição do betão utilizado, o respetivo plano de betonagem e outros pormenores do corpo da ensecadeira Corpo da ensecadeira A ensecadeira da tomada de água, com um volume de 9335 m 3 de betão, foi construída em 65 dias. O betão numa das fases de betonagem de um dos blocos foi proveniente da central de betão pronto de Paradela e o restante sido produzido na central da 91