ESCORREGAMENTOS DE TERRA E QUEDA DE BLOCOS O EXEMPLO DO PASSEIO DAS FONTAÍNHAS (PORTO. Luisa Borges 1 & Ana Correia 2

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1 ESCORREGAMENTOS DE TERRA E QUEDA DE BLOCOS O EXEMPLO DO PASSEIO DAS FONTAÍNHAS (PORTO Luisa Borges 1 & Ana Correia 2 1 Câmara Municipal do Porto, luborges@iol.pt 2. GEG Gabinete de Estruturas e Geotecnia, Lda, acorreia@geg.pt Resumo Durante o Outono de 2000 e o Inverno de , devido às intensas e prolongadas chuvas, ocorreram diversos problemas de estabilidade de taludes no país. Na cidade do Porto observaram-se diversas avarias no pavimento e no muro de suporte da rua do Passeio das Fontaínhas. Esta observação partiu da Câmara Municipal do Porto, que acompanhou o fenómeno desde Janeiro de Descrevem-se as ocorrências observadas bem como os estudos realizados e as medidas adoptadas no sentido de controlar os deslizamentos eminentes. Abstract During the Fall of 2000 and the Winter of 2001, due to the intense and prolonged rainfall, many were the slope stability problems in the country. In the city of Oporto, several anomalies were experienced in Passeio das Fontaínhas street pavement and it s supporting wall. The Municipality surveyed this phenomenon since January Here are described the observed occurrences as well as the implemented studies and consequent steps taken, towards the controlling of the eminent landslide. Introdução A rua do Passeio das Fontaínhas situa-se na margem direita do rio Douro, na escarpa entre as pontes Luiz I e Maria Pia. Este arruamento, situado entre as cotas 65-69, coroava um aterro de regularização da escarpa rochosa, suportado por um muro de alvenaria de grandes dimensões assente sobre o maciço rochoso. Por sua vez, a escarpa encontrava-se totalmente recoberta por aterros de regularização, de composição heterogénea, constituindo socalcos 35

2 suportados por muros de pedra arrumada com contrafortes. Estas estruturas já existiam desde Figura 1 Escarpa das Fontaínhas (Fevereiro 2001). Histórico de acidentes A escarpa entre as pontes Luiz I e Maria Pia é frequentemente objecto de acidentes geológicos, com ocorrência de escorregamentos de terras e queda de blocos, tendo como consequência diversos prejuízos materiais, ferimentos e mesmo perda de vidas humanas. Com base na documentação disponível são identificadas, por ordem cronológica, diversas ocorrências relacionadas com a escarpa [2,3,5,6,7]: , queda de blocos e deslizamento de terrenos na zona dos Guindais- Fontaínhas; , queda de blocos na zona das Fontaínhas; , queda de blocos na escadaria dos Guindais (Muralha Fernandina); , desprendimento de terras na Escarpa dos Guindais; , queda de blocos e deslizamento de terrenos na zona dos Guindais-Corticeira; , queda de blocos e deslizamento de terrenos na zona dos Guindais-Corticeira; , queda de blocos e deslizamento de terrenos na zona dos Guindais-Corticeira; , queda de blocos na zona da Muralha Fernandina, junto à ponte Luíz I; 36

3 , avarias observadas no pavimento da rua do Passeio das Fontaínhas e movimentos do muro de suporte do referido arruamento. Situação detectada e intervenções de emergência Em Janeiro de 2001 a rua do Passeio das Fontaínhas apresentava avarias diversas, tendo a Câmara Municipal do Porto dado início ao acompanhamento da sua evolução. Fendas e assentamentos significativos no pavimento levaram a suspeitar que existiriam movimentos no muro de suporte da referida rua. O controlo topográfico efectuado evidenciou esse fenómeno, registando movimentos verticais e horizontais no muro de suporte do Passeio das Fontaínhas a um ritmo persistente de 1.0 a 2.0 cm por dia, com valores acumulados de cerca de 50 cm. Após um primeiro corte superficial da vegetação no socalco da base do muro, constatou-se a presença de fendas rectilíneas e paralelas à escarpa na superfície dos aterros e que aumentavam de largura continuamente. Este fenómeno sugeria que sob a camada de aterro existiriam grandes blocos de granito que se encontravam em movimento, facto que se veio a verificar após a escavação cuidadosa destes materiais e que expôs o maciço rochoso. Estes indícios preocupantes levaram a intervenções imediatas com o objectivo de diminuir o risco de ocorrência de um acidente de consequências imprevisíveis. Perante a evidência dos movimentos que se verificavam no muro de suporte e que podiam levar à sua ruína e queda para a Av. Gustavo Eiffel, procedeu-se ao corte do trânsito nessa via. Foram de imediato iniciados trabalhos de escavação do arruamento e, simultaneamente, de desmonte cuidadoso do muro de suporte, com o objectivo de aliviar as cargas sobre o maciço rochoso. Procedeu-se ao desvio da conduta de águas pluviais, que tinha rompido devido aos assentamentos, e à cobertura das zonas escavadas com plásticos de forma a evitar infiltrações de água no maciço, tanto mais que continuava a existir intensa precipitação. Este procedimento levou a que os deslocamentos do muro parassem, tendo-se procedido de seguida à desmatação de toda a escarpa sob o Passeio das Fontaínhas e à remoção de materiais de cobertura de forma a expor o maciço rochoso. Foi então possível proceder ao estudo do maciço e dos fenómenos em curso. 37

4 Estudo geológico-geotécnico Devido às características das avarias e sintomas que se detectaram na escarpa do Passeio das Fontaínhas e nas estruturas cujas fundações assentam directamente no maciço, o estudo teve particular incidência e atenção sobre a caracterização o mais detalhada possível do sistema de diaclasamento do maciço. Deste modo, para além dos habituais trabalhos de reconhecimento de superfície dos afloramentos ao longo da escarpa, foram também realizadas uma campanha de prospecção geotécnica e uma campanha de instrumentação e monitorização [12]. Com a primeira pretendeu-se obter informações sobre as características geológicas e geotécnicas do maciço e com a segunda, obter informações sobre o seu comportamento. Caracterização da escarpa do Passeio das Fontaínhas A zona estudada, como já referido, insere-se numa área mais vasta que se estende desde a ponte Luíz I até à ponte Maria Pia e apresenta em toda a sua extensão características geomorfológicas, geológicas e geotécnicas muito semelhantes. A escarpa desenvolve-se paralelamente ao rio Douro, numa extensão de cerca de 110m, apresenta uma altura média de 50m e uma inclinação que varia entre 40-45º na direcção do rio [10]. Localmente, existem desníveis quase verticais, com mais de 20m. Litologia e Hidrogeologia O maciço rochoso aflorante, que constitui toda a escarpa ao longo da marginal do Rio Douro, é caracterizado por um granito de duas micas de grão médio, também conhecido por Granito do Porto. Esta fácies granítica é a mais representativa na cidade do Porto e pode por vezes apresentar uma textura mais grosseira e tendência porfiróide, traduzindo manifestações pegmatíticas [1]. Considerando a caracterização hidrogeológica dos terrenos da Carta Geotécnica do Porto, a zona em estudo enquadra-se na Zona 2, caracterizada por uma formação com permeabilidade fissural à superfície (maciço pouco alterado e fracturado) subjacente a uma formação impermeável (maciço pouco alterado e pouco fracturado). 38

5 Com base no estudo efectuado nesta escarpa, supõe-se que a formação com permeabilidade fissural aparenta estender-se até grandes profundidades As extensas fracturas quase verticais que ligam a superfície do maciço até à base da escarpa ou até ao próprio rio Douro poderão constituir canais de percolação preferencial com capacidade de escoar grandes caudais, justificando a existência de minas junto à base, com caudais permanentes, bem como o aparecimento de resíduos de caldas de injecção na base da escarpa após percursos superiores a 60m. Alteração Com base na classificação proposta pela ISRM [4], verifica-se que, de um modo geral, o maciço que aflora ao longo da escarpa se encontra medianamente alterado. Fracturação Através do levantamento das atitudes das diaclases definiu-se a estrutura da fracturação do maciço, verificando-se que este é caracterizado por 3 famílias de diaclases cujos planos médios definidos com base no estudo estatístico apresentam as seguintes atitudes: D1 N120º; 85ºSW D2 N50º;85ºSE D3 N90º;45ºS Figura 2 Projecção estereográfica dos pólos e planos das principais famílias de descontinuidades. 39

6 Os parâmetros das principais famílias de descontinuidades identificadas no maciço apresentam-se no quadro seguinte. Quadro 1- Parâmetros das principais famílias de descontinuidades. D1 D2 D3 Orientação média N120º, 85ºSW N42º, 85ºSE N85º,45ºSE Espaçamento afastadas (0,6-2m) a próximas (<0,6m) afastadas (0,6-2m) por vezes próximas (0,2-0,06m) afastadas (0,6-2m) por vezes medianamente afastadas (0,2-0,6m) Continuidade medianamente contínuas (3-10m) a contínuas medianamente contínuas (3-10m) medianamente contínuas (3-10m) a contínuas Rugosidade planar, ondulada por vezes denteada; lisas, por vezes estriadas planar, ondulada, por vezes denteada; lisas planar a ondulada; lisas a ásperas Abertura abertas a largas abertas a fechadas abertas Preenchimento argila ou película de argila, sem preenchimento argila ou película de argila ou sem preenchimento preenchidas com quartzo e/ou material de alteração, e argila Percolação secas com sinais de percolação de água secas com sinais de percolação de água secas com sinais de percolação de água Uma visão global de toda a escarpa permite-nos caracterizar a família D1 como a responsável pelo aparecimento das extensas fendas paralelas à escarpa, detectadas no terreno. A família D3, quando inclina na direcção do rio, favorece o movimento dos terrenos, podendo envolver grandes volumes de material rochoso. Este factor é impulsionado pela formação das cunhas resultantes da intersecção das outras duas famílias definidas nesta zona (D1 e D2). A cotas inferiores foram detectados extensos planos da família D3, em granito medianamente alterado a pouco alterado, que correspondem aos planos de atitude mais 40

7 desfavorável para a estabilidade de toda a escarpa. Estes planos são visíveis na fotografia seguinte. Fotografia 1 Descontinuidades da família D3, na base da escarpa. Prospecção geotécnica Recorrendo aos dados obtidos na campanha de prospecção efectuada foi possível realizar um estudo do maciço em profundidade, recorrendo ao agrupamento em zonas dos materiais que apresentassem idênticas características geotécnicas. Quadro 2 Zonamento geológico-geotécnico. ZG1 ZG2 Estado de Alteração 80%<W1-2<100% restante W3 90%<W3<100% restante W4 e/ou W5 Estado de Fracturação 60%<F1-2<85% restante F3, pontualmente F4 ou 60%<F3<90% restante F4, pontualmente F1-2 ou F5 60%<F1-2<85% ou 60%<F3<90% restante F4, pontualmente F1-2 ou F5 ZG3 90%<W3<100% restante W4 e/ou W5 50%<F4<80% restante F5 e/ou F3 ZG4 90%<W3<100% restante W4 e/ou W5 80%< F5 e/ou F4<80% restante F3 ZG5 70%<W4 e/ou W5<100% restante W3 50%<F4<80% restante F5 e/ou F3 ZG6 70%<W4 e/ou W5<100% restante W3 80%< F5 e/ou F4<80% restante F3 41

8 Na definição das zonas geológico-geotécnicas considerou-se o estado de fracturação como factor condicionante da estabilidade da escarpa. Isto explica a existência, por exemplo, de zonas diferentes com o mesmo estado de alteração, mas com estados de fracturação distintos. Figura 3 Perfis interpretativos, com o zonamento geológico- geotécnico. Factores de instabilidade A fracturação do maciço é de facto o aspecto dominante e controlador da dinâmica da escarpa. O sistema de fracturação presente, caracterizado por uma fracturação intensa associado à percolação da água ao longo das diaclases, proporcionou ao longo do tempo o avanço do estado de alteração do maciço, assim como a formação de blocos em situação instável. A água ao penetrar no interior do maciço rochoso, altera a composição mineralógica da rocha. A alteração tem início ao longo dos planos de descontinuidades e acaba por estender-se a toda a rocha, conduzindo igualmente à abertura das diaclases, ao mesmo tempo que induz forças de subpressão que actuam de modo a diminuir a resistência interna do maciço. As características da própria escarpa, nomeadamente a existência de vestígios de construções antigas, os muros de suporte e os aterros, presentes ao longo de todo o talude, 42

9 promovem a formação de fendas superficiais. Estas resultam do ajuste dos terrenos às condições desfavoráveis, especialmente devido à variação da quantidade de água acumulada no terreno. Análise de estabilidade Para as rochas graníticas identificadas admitiu-se um ângulo de atrito, ao longo dos planos das descontinuidades, de 35º. Considerando a escarpa com atitude média N80º; 50ºS foi possível efectuar o estudo dos diferentes fenómenos de rotura presentes [8, 9]. D1 N120º; 85ºSW D2 N45º; 85ºSE D3 N85º; 45ºSE Talude N80º; 50ºS Círculo de atrito Ângulo de atrito = 35º Igual área Hemisfério inferior 99 pólos Figura 4 Talude do Passeio das Fontaínhas - Rotura em Cunha. A intensa fracturação associada à orientação desfavorável dos planos das diaclases favorece o movimento de terrenos que têm afectado esta encosta. Estes movimentos podem ser justificados através da rotura planar, ao longo dos planos que inclinam na direcção do rio; da rotura em cunha que resulta da intersecção dos planos das famílias de descontinuidades que afectam o maciço; e por fim, da rotura por basculamento que é favorecida pelos planos paralelos ao talude. 43

10 Igual área Hemisfério inferior 99 pólos Figura 5 Escarpa do Passeio das Fontaínhas Rotura Planar e Toppling. Medidas adoptadas e propostas Fotografia 2 Vista geral da escarpa no fim dos trabalhos (Julho 2003). A título de síntese apresentam-se em seguida as quantidades utilizadas na escarpa do Passeio das Fontaínhas: total de forças aplicadas de compressão da encosta KN (321 ancoragens) comprimento total de ancoragens m comprimento total de pregagens m volume total de caldas injectadas kg comprimento total de drenos internos m (dos quais 880m no túnel da Alfândega) Volume estimado de terras removidas m3. 44

11 A implementação de uma campanha de monitorização mais alargada e definitiva, seria de todo aconselhável, possibilitando a qualquer momento detectar eventuais alterações na estabilidade da escarpa e assim possibilitar a tomada de acções preventivas em coordenação com os serviços de protecção civil. Tal campanha deveria ser estendida a toda a escarpa entre as pontes, uma vez que, presentemente, existem indícios importantes sobre a sua instabilidade mas não foram realizados quaisquer estudos. É quase certo que em cada Inverno há alterações significativas na estabilidade da escarpa, podendo ocasionar novos acidentes com prejuízo de pessoas e bens. Importa, finalmente, referir que o actual executivo camarário já foi alertado para a situação, aguardando-se a tomada das medidas julgadas convenientes. Considerações finais A fracturação resultante da descompressão do maciço rochoso é, de facto, um aspecto dominante e controlador da estabilidade da escarpa. As características do sistema de fracturação presente, associadas à percolação da água ao longo das diaclases, proporcionou ao longo do tempo o avanço do estado de alteração do maciço, assim como a formação de blocos em situação instável, que podem deslizar na direcção da Avenida Gustavo Eiffel. Esta situação, já de si preocupante, é sem dúvida impulsionada com o aumento da quantidade de água nos terrenos, que ocorre normalmente no inverno e que pode assumir um carácter ainda mais gravoso em invernos especialmente chuvosos como o de 2000/2001. Estas são situações mais ou menos pontuais que se poderão encontrar ao longo de toda a escarpa e que foram estabilizadas recorrendo a pregagens ou ancoragens. Outra situação desfavorável detectada com base no zonamento geológico-geotécnico, é a presença, dentro do maciço, de uma possante zona mais alterada e fracturada, que acompanha a topografia da encosta, mais ou menos a 45º, e que se apresenta mais espessa no topo do talude, diminuindo de espessura na direcção da base. Esta situação, associada à presença das descontinuidades pertencentes à família D3, contribui para a instabilidade da escarpa. 45

12 Do mesmo modo, verifica-se que as características morfológicas da própria escarpa, nomeadamente a existência de vestígios de construções antigas, os muros de alvenaria e os aterros, presentes em toda a sua extensão, ao longo dos anos e actualmente, como que contiveram e encobriram sinais de instabilidade, que por vezes se vão tornando evidentes com a abertura de fendas superficiais, resultantes do ajuste dos terrenos às condições desfavoráveis, principalmente quando há um grande aumento da quantidade de água acumulada. Deste modo, uma completa limpeza da escarpa, com a remoção dos aterros e depósitos de cobertura e vegetação comprovou ser uma medida adequada, que permitiu aliviar as cargas exercidas na escarpa, bem como facilitar o acesso ao maciço rochoso in situ. Referências bibliográficas [1] COBA/FCUP/CMP (1994) - Carta Geotécnica do Porto. Memória Descritiva. [2] Comissão de Estudo da Estabilidade da Escarpa dos Guindais, no Porto (1955) - Relatório-Proc.III-II-439. Ministério das Obras Públicas. Lisboa [3] Comissão de Estudo da Muralha Fernandina (1959) - Estudo Preliminar da Reconstrução da Muralha Fernandina, no Porto. Secção de Estradas e Aeródromos, Proc.IV-13. LNEC. Ministério das Obras Públicas. Lisboa [4] ISRM (1980) - Basic Geotechnical Description of Rock Masses. Committee on Field Tests, doc. nº 1. [5] LNEC (1985) Observação da Muralha Fernandina até final de ª Nota técnica. Proc.55/1/4136, Lisboa. [6] LNEC (1995) Observação da Muralha Fernandina até final de ª Nota técnica. Proc.55/1/4136, Lisboa. [7] LNEC (1996) Observação da Muralha Fernandina até final de ª Nota técnica. Proc.55/1/4136, Lisboa. [8] MATOS, A.C. (1999) - A estabilidade de taludes rochosos heterogéneos. Curso de Estabilização de Taludes, FEUP. Porto. [9] MATOS, A.C; Borges, L.; Correia, A. (2002) - Escarpa das Fontaínhas Porto. Escorregamentos Registo histórico e estudos geológicos. 8º Congresso Nacional de Geotecnia. Lisboa. [10] NEVES, J. (1999) Geomorfologia e geotecnia da zona das Fontaínhas (Porto): uma contribuição para o seu ordenamento. Tese. Braga. [11] JOHNSON, R. B; De Graff, J. V. (1988) Principles of Engineering Geology, John Wiley & Sons. [12] TECNASOL FGE (2001) - Talude das Fontaínhas. Monitorização geotécnica. Relatório Final. Maio a Julho