Deslizamentos e Corrida de Lama no Km 52 da Rodovia dos Imigrantes

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1 Deslizamentos e Corrida de Lama no Km 52 da Rodovia dos Imigrantes Guillermo Altrichter Ecorodovias Concessões e Serviços / Ecovias dos Imigrantes, São Paulo, Brasil, guillermo.altrichter@ecorodovias.com.br Marcelo Fischer Gramani Instituto de Pesquisas Tecnológicas - IPT, São Paulo, Brasil, mgramani@ipt.br RESUMO: Deslizamentos em encostas naturais, associados a perdas de vidas humanas, são sempre assunto que desperta interesse e merece estudo e compreensão de seu mecanismo. O presente artigo apresenta a descrição de uma corrida de lama provocada por um evento chuvoso de elevada intensidade, que acabou mobilizando muitos detritos ao longo de uma drenagem natural da Serra do Mar, no município de São Bernardo-SP, provocando o fechamento da rodovia dos Imigrantes pela 1ª vez desde sua abertura em Em seguida, o artigo aborda a solução de proteção da rodovia e o projeto de monitoramento pluviométrico instalado para auxiliar a concessionária Ecovias dos Imigrantes a monitorar a precipitação ao longo das rodovias no trecho serra e permitir ações preventivas de maior relevância. PALAVRAS-CHAVE: deslizamento, corrida de lama, rodovia, Serra do Mar, Imigrantes. 1 INTRODUÇÃO A rodovia dos Imigrantes, SP 160, foi inaugurada em 1976 com uma extensão total de 58,5 km dentre os quais 12 km estão inseridos dentro do Parque Estadual da Serra do Mar. O trecho serra da rodovia compreende basicamente viadutos e túneis (Fig. 1). atualmente suas características originais sendo reconhecida como uma estrada segura e isenta de interferências com a encosta. Sendo assim, a rodovia nunca passaria por interdição em função de qualquer tipo de escorregamento de terra. Em dezembro de 2002 a 2ª pista da rodovia dos Imigrantes foi inserida no sistema funcionando como uma pista descendente para veículos leves. Esta nova pista, seguiu e aprofundou os conceitos da inicial, tendo seu traçado no trecho serra dominado por túneis e viadutos (Fig 2). Figura 1. Aspecto da Rodovia dos Imigrantes em Considerada um marco na engenharia, fruto de um projeto revolucionário, a rodovia mantem Figura 2. Rodovia dos Imigrantes 1999.

2 Uma vez mais, o objetivo era obter uma rodovia que pouco afetasse a encosta e fosse totalmente segura em relação a deslizamentos de terra ou corridas de lama geradas ao longo dos talvegues. Contudo, no dia 22 de fevereiro de 2013, esta região da Serra do Mar foi atingida por um evento chuvoso atípico, imprevisível e de elevada intensidade, que causou transtornos e prejuízos às pessoas que trafegavam pelas rodovias do Sistema Anchieta-Imigrantes, assim como aos moradores de bairros na Baixada Santista, principalmente Água Fria e Pilões em Cubatão. Outros impactos e processos desse evento podem ser consultados no trabalho de Gramani (2013). 2 DESCRIÇÃO DO EVENTO CHUVOSO Após uma semana seca, sem qualquer registro de precipitação pluviométrica, surgiu um cavado frontal que se deslocou pelo oceano Atlântico e contribuiu para a advecção de umidade e instabilidade na faixa litorânea do estado de São Paulo. Associado a estas condições atmosféricas e termodinâmicas (umidade presente na atmosfera e calor intenso) formaram-se vastas áreas de instabilidade, causando precipitação intensa. Este evento atingiu não só a Baixada Santista, ou seja, municípios de Santos, Cubatão, São Vicente, como a região das encostas da Serra do Mar, no município de São Bernardo do Campo. Na região da Serra do Mar, próximo à rodovia (município de Cubatão) o Departamento de Águas e Energia Elétrica de São Paulo, por meio de sua rede telemétrica de pluviômetros, obteve registros de chuva que atingiram os 107 mm de chuva na 1 hora do evento e mm no acumulado de 2 horas, tendo totalizado 272 mm num período de 24 horas, com taxas de 23 mm em 10 minutos. Utilizando equações de chuva intensa x períodos de retorno próprias da região, estimouse um período de retorno [T] de 282 anos para este evento (SAISP Fundação CTH, 2013). A Figura 3 mostra o registro da precipitação acumulada no posto pluviométrico Cubatão, destacando o grande volume de água precipitado em curto espaço de tempo. Figura 3. Precipitação em Cubatão 22/02/2013 (SAISP Fundação CTH, 2013). 3 LOCAL DA CORRIDA DE LAMA O sistema rodoviário Anchieta-Imigrantes foi atingido em mais de 70 locais com eventos de deslizamentos de terra e alagamentos de pistas. O mais grave refere-se a uma corrida de lama registrada no km 52 da rodovia dos Imigrantes na pista ascendente (sentido Santos-São Paulo). Neste local encontra-se o emboque do túnel TA 10/11 que possui, do lado direito, um talvegue natural de pequeno porte no qual, em 1975, foi implantado um sistema de drenagem. Este sistema era composto por uma escada hidráulica de 11 degraus, com dimensões métricas. A sua função era orientar o fluxo de água pela lateral da estrutura do emboque até chegar a um shaft, onde o fluxo passava a ser vertical até atingir uma cota inferior à da rodovia. Em seguida, o fluxo percorre um canal de drenagem até o rio Marcolino, distante cerca de 60 m do emboque do túnel. Figura 4. Vista do emboque do túnel TA 10/11, em 2011.

3 4 DESCRIÇÃO DO EVENTO O evento foi registrado pelos motoristas que não puderam transpor o viaduto sobre o qual o material ia sendo acumulado. Esses mesmos motoristas foram testemunhas da ocorrência de pulsos, de diferentes intensidades e composição, cujos detritos eram transportados pela enxurrada. A Figura 5 mostra, por meio de imagem feita por celular, um dos inúmeros registros feitos pelos transeuntes. Na imagem é possível observar o intenso acúmulo de material em todas as faixas de rolamento e um automóvel muito próximo da entrada do túnel TA 10/11. As condições mostradas na imagem refletem o volume de material transportado pela pequena drenagem localizada na lateral do túnel. e a intensa deposição de material ao longo de todo o viaduto e por todas as faixas de rolamento da rodovia. Figura 6. Vista do Emboque às 17:30 do dia , com destaque para a grande quantidade de sedimentos depositados ao longo do viaduto da rodovia dos Imigrantes (Fonte: Imagem capturada de celular). 5 INVESTIGAÇÕES GEOTÉCNICAS Figura 5. Vista do Emboque em 22/02/2013, com destaque para a quantidade de material depositado nas faixas de rolamento da rodovia dos Imigrantes, pista ascendente (Fonte: Imagem capturada de celular). Os primeiros registros foram feitos por volta das 15:30 do dia 22/02/2013, com acúmulo contínuo de material sobre a rodovia. No entanto, por volta das 16:40, ou seja, 70 minutos após o início da chuva, um novo pulso, de grande intensidade, com comportamento de onda (conforme informado pelos motoristas), com imensa quantidade de detritos, entre solo, rochas e troncos de árvores desceu pelo talvegue, indo ao encontro dos veículos estacionados. Esse fluxo, apresentando grande energia, arrastou os veículos por metros de distância com força suficiente para empilhá-los uns sobre os outros. A Figura 6 mostra os veículos empilhados, por volta das 17:30 horas do dia 22 de fevereiro, Com o objetivo de identificar o ocorrido e conhecer sua origem, inicialmente foram feitos voos de helicóptero para localizar a cicatriz do deslizamento e verificar a possibilidade de ocorrência de novos eventos. Em seguida, com apoio de alpinistas, equipes de engenheiros e geólogos efetuaram várias campanhas de vistoria, escalando a encosta com o objetivo de diagnosticar o evento e definir tanto soluções emergenciais para o caso de novas ocorrências imediatas como uma solução definitiva para quaisquer outros eventos da mesma natureza nesse local. O trabalho de investigação teve seu início com a caracterização da bacia hidrográfica, que se mostrou pequena, com 0.2 km 2 porém muito íngreme, com 300 m de altura e formada por uma série de degraus (cachoeiras da ordem de 15 m) e trechos menos íngremes, com declividade média de 12º. A Figura 7 mostra a localização da área de estudo, no contexto geológico-geomorfológico da Serra do Mar.

4 Figura 7. Localização da área em estudo e caracterização da bacia de contribuição. Figura 9. Confluência das drenagens para o emboque do túnel TA 10/11 da rodovia dos Imigrantes. As vistorias de campo indicaram que o material transportado não era proveniente de um único deslizamento, mas tinha contribuição de mais de 17 rupturas de diversos tamanhos (Fig. 8 e Fig. 9). As vistorias concentraram-se nas 5 cicatrizes de maior dimensão, onde foi caracterizado o tipo de material, as espessuras de solo mobilizadas e estimar a vazão do fluxo em função da seção hidráulica de controle e a declividade do talvegue no local. A Figura 10 apresenta uma vista aérea do emboque, em abril de 2013, com destaque para as dimensões da escada hidráulica, local de concentração das águas provindas das drenagens mostradas na Figura 9. Figura 10. Vista aérea do emboque (março 2013) Figura 8. Vista da crista da serra com as cicatrizes (abril 2013). No decorrer das vistorias foi notada a existência de declividades acentuadas, formadas por degraus naturais (cachoeiras) com indicações da passagem do fluxo em seções hidráulicas de grandes dimensões (Fig 11).

5 Figura 11. Aspecto geral de trecho no qual ocorreu erosão dos taludes marginais e do leito. Notar dimensões do canal. O canal de drenagem principal apresentava, em inúmeros pontos, estrangulamentos provocados pela presença de blocos de rocha (matacão) de ordem métrica sobre depósitos coluvionares na encosta (Fig. 12). de diversas alternativas de mecanismos prováveis de ruptura. Dentre os vários mecanismos estudados o mais provável é o que considera que no evento do dia 22 de fevereiro, a pequena bacia de contribuição acumulou, de forma rápida e repentina, uma grande quantidade de água que escoou para os talvegues. Estes talvegues (drenagens naturais) foram expostos a um nível de vazão acima da média, com velocidades superiores às normalmente registradas. Lembrando que a energia de um fluxo é proporcional à massa e ao quadrado de sua velocidade, é de se supor que as ombreiras do talvegue foram sujeitas a uma massa de água e detritos com um enorme poder erosivo. Esta erosão contribuiu para aumentar a massa do fluxo e a continuidade da chuva aumentava a sua velocidade de escoamento. Os pulsos observados pelos motoristas sobre o viaduto sugerem a formação de barramentos naturais que iam se formando à medida que o fluxo que escoava pelo talvegue erodia as ombreiras e gerava deslizamentos localizados, transversais ao fluxo. O rompimento desses barramentos é o que pode ter caracterizado o registro feito pelos motoristas. Corrobora o fato de que este fluxo mobilizou também o material que já estava depositado no interior das drenagens gerando uma típica corrida de lama (Fig. 13). Figura 12. Aspecto geral de trecho do canal de drenagem no qual verifica-se um depósito de solo coluvionar, blocos métricos e maciço rochoso intensamente fraturado. Notar linha de fluxo, provavelmente a altura máxima que o fluxo de lama atingiu. Figura 13. Mobilização de detritos nas drenagens. 6 PROVÁVEL RUPTURA MECANISMO DE Uma vez determinado o evento chuvoso, caracterizada a bacia e a vazão fluida escoada no momento do evento, partiu-se para a análise

6 7 SOLUÇÕES IMPLEMENTADAS 7.1 Solução emergencial Uso de Barreiras Dinâmicas Considerando que o evento ocorreu em fevereiro, ou seja, ainda dentro do período chuvoso, a preocupação das equipes da Ecovias (concessionária do sistema rodoviário Anchieta- Imigrantes) era da ocorrência de novos deslizamentos com carreamentos de blocos e detritos que tivessem sido descalçados com seu equilíbrio fragilizado no evento do dia 22. Dessa forma, a Ecovias optou pela instalação imediata de uma barreira dinâmica que, funcionando como contenção drenante, evitaria que blocos de rocha ou troncos de árvore de grande dimensão que viessem a se deslocar, pudessem atingir a rodovia (Fig. 14). Concomitantemente, todo o sistema de drenagem da escada hidráulica era reconstituído para garantir as condições de drenagem para fluxos de água normalmente esperados. Dentre as diversas soluções propostas e estudadas, a que se apresentou como mais adequada, rápida e eficiente de ser implantada correspondeu a um alargamento do canal, associado com a consequente melhoria das condições hidráulicas e a construção de um muro próximo à rodovia. Desta forma, foi projetado e construído um muro com 5,50 m de altura e 0,60 m de espessura, ao lado da rodovia (Fig. 15). O objetivo desta estrutura é melhorar as condições hidráulicas do fluxo proveniente do talvegue através de um canal, garantindo total proteção aos veículos que trafega mpela rodovia. Figura 15. Vista do muro protetor em fase de implantação. Notar escadaria e proteção de talude. 8 INCORPORAÇÃO DE NOVAS TECNOLOGIAS 8.1 Instalação de Pluviômetros Eletrônicos Figura 14. Vista da barreira dinâmica instalada. 7.2 Solução definitiva Execução de um Muro Defletor À medida que a solução emergencial era incorporada e, à medida que avançavam os estudos de caracterização do mecanismo de ruptura, a equipe de engenharia da Ecovias e do grupo Ecorodovias analisava as alternativas para definição de uma medida definitiva. À luz do evento ocorrido e das perdas computadas, a Concessionária Ecovias dos Imigrantes criou um grupo de trabalho específico com a missão de incorporar à operação rodoviária metodologias de monitoramento de eventos chuvosos com maior precisão. Entendendo que fenômenos meteorológicos de rápida formação e com precipitação intensa são de difícil previsão, o sistema de monitoramento deveria ser criado para conseguir: a) medir a precipitação e transmitir a informação em tempo real, eliminando a necessidade de se aguardar horas

7 para se obter o acumulado de chuva; b) medir estes valores de precipitação em pontos de alta relevância ao sistema rodoviário, afim de se obter informações nas bacias hidrográficas antes de haver a concentração da água precipitada para um sistema de drenagem próximo; c) medir a precipitação em pontos distintos, mas comparáveis em termos das distintas cotas na encosta da serra do mar. O estudo então apontou para a necessidade de serem instalados 10 pluviômetros eletrônicos, ligados através de fibra ótica. A localização dos mesmos seguiu premissas descritas anteriormente e visam analisar distintos comportamentos da chuva na Serra do Mar, seja para fenômenos de ocorrência na crista da serra, seja para fenômenos que atingem a encosta em diferentes cotas. (1989) que compara os valores acumulados nas últimas 96 horas x valor da precipitação de uma chuva deflagradora de escorregamento (chuva da última 1 hora) (Fig. 17). Figura 17. Definição de Níveis de Alerta para as Rodovias. 8.2 Definição de critérios de Alerta e Planos de Ação A rede de pluviômetros instalada informa, em tempo real, o valor precipitado, gerando um banco de dados que é transformado em tabela de monitoramento e alarme. Nesta tabela foram inseridos os 10 pluviômetros implantados e incorporadas colunas de valores acumulados de precipitações nos seguintes tempos: 1 min, 10 min, 1h, 2h, 4h, 24h, 48h, 72h e 96 h (Fig 16). SIMA - Sistema Inteligente de Monitoramento e Alarme valores em mm Nome Local Data Verificação 1min 10min 1h 2hs 4hs 24hs 48hs 72hs 96hs Setor Setor 24h ECO 28 PLV-160 KM 028 N 31/03/16:30: Planalto média = 8 Máx. H = 6 ECO 40 SCA-160 KM 040 S 31/03/16:30: ECO 46 SCA-160 KM 046 S 31/03/16:30: ECO 01 SCA-040 KM 001 L 31/03/16:30: média = 92 Serra ECO 03 SCA-040 KM 003 L 31/03/16:30: Máx. H = 48 ECO 51 PLV-160 KM 051 S 31/03/16:30: ECO 44 SCA-150 KM 044 S 31/03/16:30: ECO 57 SCA-150 KM 057 S 31/03/16:30: média = 23 ECO 254 SCA-055 KM 254 O 31/03/16:30: Baixada Máx. H =8 ECO 279 SCA-055 KM 279 O 31/03/16:30: média = corresponde à média dos acumulados das últimas 24h de todos os pluviômetros do setor Máximo h = corresponde ao maior valor acumulado em 1 h no período de 24h para o setor OBSERVAÇÃO ATENÇÃO CRÍTICO EMERGÊNCIA Figura 16. Tabela de Alerta em função da Pluviometria. Desta forma, tem-se, a cada minuto, a situação dos valores acumulados dos períodos acima descritos. Nesta tabela foi incorporado um algoritmo baseado no trabalho de Ogura, Tatizana e Cerri As diversas combinações destas duas informações chuva 1h x chuva 96h coloca a rodovia num estado (observação, atenção, crítico e emergência) que relaciona a região do pluviômetro que ocasionou o alarme e a região de abrangência. Desta forma, os trechos das rodovias situados no planalto, serra e baixada apresentam distintos alertas em função dos níveis de precipitação ocorridos em cada região. Com isto a Ecovias possui um sistema de monitoramento meteorológico, baseado em instrumentos detectivos que, utilizando dados acumulados de chuva e comparativos com eventos históricos, resulta em um mapa de níveis de alerta para cada trecho das rodovias do sistema Anchieta-Imigrantes. 9 CONCLUSÕES O evento chuvoso ocorrido na tarde do dia 22 de fevereiro de 2013 provocou chuvas intensas na região da serra do mar, principalmente nos municípios de São Bernardo do Campo e Cubatão. As consequências foram sentidas por todos os moradores da baixada santista assim como para as empresas que trabalham na região. Em particular, a concessionária Ecovias dos Imigrantes, responsável pela manutenção e operação do sistema rodoviário Anchieta

8 Imigrantes foi intensamente atingida uma vez que possui vários quilômetros de suas vias em trechos de serra. Dentre as várias consequências observadas, entre alagamentos e escorregamentos destacamos uma grande corrida de lama ocorrida próxima ao emboque do túnel TA 10/11 da rodovia. Esta corrida de lama trouxe inúmeros prejuízos materiais, assim como a perda de uma vída humana. O evento, após ser diagnosticado, exigiu soluções de curto e longo prazo para garantir o fluxo na rodovia com total segurança. Também serviu para montar um plano de monitoramento em tempo real da precipitação na serra do mar com sistemas detectivos (pluviômetros eletrônicos) que permitem a definição de níveis de alerta nas rodovias em função da precipitação pluviométrica acumulada num período. A Ecovias não mediu esforços para utilizar as mais modernas tecnologias de forma a garantir fluidez nas rodovias com total segurança. AGRADECIMENTOS Os autores agradecem à equipe técnica da CONCESSIONÁRIA ECOVIAS DOS IMIGRANTES (Rui Klein, Fabio Stocco, Danyel Nunes) pela cessão das fotos e informações; a todos os especialistas, demais técnicos, engenheiros e profissionais que, de alguma forma se envolveram no evento e colaboraram com a execução deste artigo; à equipe do IPT (Claudio Ridente, Aline Heleno Fernandes e Agostinho Tadashi Ogura) pelo grande empenho no diagnóstico do evento; aos engenheiros da THEMAG (João Pimenta, Tarcísio Celestino e Francisco Paulo Avesani) pelo esforço no estudo e análise das alternativas para as soluções definitivas; à Vecttor (Luiz Guillermo, Werner Bifinger e Lucio Barcelos Rodrigues) pelo pronto atendimento no dia do evento; ao Prof. Cláudio Michael Wolle, que sempre acompanha os eventos nas encostas da serra do mar junto às rodovias Imigrantes e Anchieta; à empresa ARS (geólogos Álvaro Rodrigues dos Santos, Fernando Machado Alves, Guilherme Nunes Fernandes e Oswaldo Yujiro Iwasa) pelo apoio na definição dos níveis de alerta para as rodovias, ao engenheiro Ronaldo Bernardi Tanaka da ECORODOVIAS CONCESSÕES E SERVIÇOS que participou desde o 1º dia do evento até a conclusão de todas as etapas e ao Diretor Superintendente da ECOVIAS na época do evento, engenheiro José Carlos Cassaniga por ter liderado todas as etapas dos trabalhos questionando e incentivando sempre as equipes na busca da melhor solução para o problema. REFERÊNCIAS Gramani, M.F. (2013). A Corrida de Detritos (Debris Flow) no Ribeirão Cágado, Serra do Mar, Município de Cubatão, SP. In: Conf. Bras. Estabilidade Encosta. VI COBRAE. Angra dos Reis/13, p Wolle, C.M. ; Guidicini, G.; Araujo, J.S. ; Pedrosa, J.A.. Caracterização de um mecanismo de escorregamento nas encostas da Serra do Mar. IPT Boletim, São Paulo, n. 1079, 1976 Wolle, C. M. ; Mello, L. G. S. ; Altrichter, G. ; Mori, M. ; Pinezi, L. C. ; Yassuda, A. J.. A Importância da Instrumentação Geotécnica na Definição das Obras de Estabilização do Escorregamento do Km42 da Via Anchieta. In: XII Congresso Brasileiro de Mecânica dos Solos e Engenharia Geotécnica, 2002, São Paulo. XII COBRAMSEG. São Paulo : ABMS, v. 2. p Wolle, C. M. ; Mello, L. G. S. ; Altrichter, G. O escorregamento do km 42 da Via Anchieta: Histórico das ocorrências e provável mecanismo de instabilização.. In: 3ª COBRAE - Conferência Brasileira de Encostas, 2001, Rio de Janeiro. 3ª COBRAE - Conferência Brasileira de Encostas, p