DUPLICAÇÃO DA ESTRADA DE FERRO CARAJÁS COM SOLUÇÃO EM SOLO REFORÇADO

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1 DUPLICAÇÃO DA ESTRADA DE FERRO CARAJÁS COM SOLUÇÃO EM SOLO REFORÇADO Autores: Paulo Eduardo Oliveira da Rocha; Maccaferri do Brasil Ltda, (11) , Alda Maria Cappe; Maccaferri do Brasil Ltda, (11) , Robson M. Do Nascimento. Maccaferri do Brasil Ltda, (11) , David Gurion Tiago Egis Engenharia e Consultoria Ltda, (98) , david.gurion@egisbrasil.com.br Local da obra: Buriticupu - MA Brasil Duração: Outubro de 2015 a Dezembro de 2015 (3 meses). RESUMO O presente trabalho apresenta um caso de obra de solo reforçado com elementos metálicos associados à geogrelhas para conter o aterro de duplicação de uma das maiores estradas de ferro operantes no Brasil, a Estrada de Ferro Carajás, em Buriticupu no Maranhão. Foram utilizados metros quadrados de geogrelhas e aproximadamente metros quadrados de geotêxtil não tecido para poder compor todas as etapas da obra, que tinha como grande desafio proporcionar uma estrutura geotécnicamente estável perante à grande carga de solicitação e problemas de erosão de margem devido à proximidade de um curso d água. PALAVRAS-CHAVE: Geogrelha, Geocomposto, Solo Reforçado, Ferrovia.

2 1 -INTRODUÇÃO A Estrada de Ferro Carajás (EFC) tem 892 quilômetros de extensão, ligando a maior mina de minério de ferro a céu aberto do mundo, em Carajás, no sudeste do Pará, ao Porto de Ponta da Madeira, em São Luís (MA). Por seus trilhos, são transportados 120 milhões de toneladas de carga e 350 mil passageiros por ano. Circulam cerca de 35 composições simultaneamente, entre os quais um dos maiores trens de carga em operação regular do mundo, com 330 vagões e 3,3 quilômetros de extensão. Inaugurada em 1985, a Estrada de Ferro Carajás não é só grande: ela também lidera o ranking das ferrovias mais eficientes do Brasil graças ao constante investimento em tecnologia. Segundo estudo do Instituto de Logística e Supply Chain (Ilos), publicado em 2012 é a estrada de ferro mais eficiente do Brasil. A EFC está ainda interligada com outras duas ferrovias: a Companhia Ferroviária do Nordeste (CFN) e a Ferrovia Norte-Sul. A primeira atravessa, principalmente, sete estados da região Nordeste e a segunda corta os estados de Goiás, Tocantins e Maranhão, facilitando a exportação de grãos produzidos no norte do estado do Tocantins pelo Porto de Ponta da Madeira, no Maranhão. (Retirado do site da Vale link nas referências). A Expansão da Estrada de Ferro Carajás integra o Ramal Ferroviário S11D Logística é o maior projeto de infraestrutura logística da história da Vale e tem como objetivo interligar a Estrada de Ferro Carajás, no município de Parauapebas (PA), à região da Mina de Ferro S11D, em Canaã dos Carajás (PA), para garantir o escoamento da produção do empreendimento, com isso, se espera transportar e embarcar, em 2018, um total de 230 milhões de toneladas de minério de ferro por ano. Durante as obras na EFC, serão duplicados 570 quilômetros da ferrovia, interligando as operações da Vale no Pará até o Terminal Portuário de Ponta da Madeira em São Luís, no Maranhão. Este caso de obra trata-se de uma recomposição e duplicação de um trecho da ferrovia por meio de solo reforçado com elementos metálicos associados à geogrelhas. Em 2009 a linha férrea que fica situada entre um talude de corte e a margem do rio Pindaré, sofreu uma erosão deixando os trilhos expostos, sem nenhum apoio. A margem do rio Pindaré era muito próxima à linha férrea, e a geometria neste ponto também agravava a situação, pois trata-se de uma curva. Então foi necessário readequar o traçado, se aproximando ao talude para que as operações de transporte continuassem. Em 2012 houve outra erosão e uma nova necessidade de readequar o alinhamento da linha férrea. Já entre 2013 e 2014 cogitando-se fazer a duplicação da linha, o que culminou inevitavelmente em buscar soluções que fossem viáveis técnica e economicamente. As linhas férreas devem ser distantes ao menos 5 metros uma da outra para a segurança de todo o sistema de transporte ferroviário, o que implicava em voltar o alinhamento ao traçado original para que houvesse espaço suficiente para a duplicação (Figura 1).

3 Figura 1 Readequações dos alinhamentos por causa da erosão 2 SOLUÇÃO PROPOSTA De acordo com a situação descrita anteriormente, era necessário recompor a margem do rio considerando um sistema que prevenisse uma nova erosão e ainda fizesse a contenção do aterro para que o nível da linha férrea fosse mantido. Além disso, o muro de contenção deveria suportar as grandes cargas que o solicitavam e ainda era necessária uma solução que fosse de rápida execução e simples de se executar devido ao local retirado da obra. De acordo com as sondagens realizadas no local, havia um problema significante que se não fosse bem contornado poderia causar uma série de problemas durante execução e após obra, que era um lençol freático alto devido à proximidade do curso d`água. A solução adotada foi fazer o muro de contenção em solo reforçado utilizando elementos metálicos de malha hexagonal de dupla torção, com paramento frontal em formato prismático que deve ser preenchido com pedras, tipo Terramesh System. Estes elementos possuem um único pano de malha que constituí reforço, face e tampa do elemento garantindo que não haja nenhum ponto frágil e garante a ancoragem no solo do mesmo. Além dos elementos de reforço metálico, para estabilidade do conjunto foi necessária a associação com geogrelhas MacGrid WG 90, que possuem resistência longitudinal de 90 kn/m. As geogrelhas são tecidas e produzidas a partir de filamentos de poliéster de super alta tenacidade e revestidos por PVC que, com baixos valores de alongamento, mobilizam elevada resistência à tração. A contenção foi projetada com 124 metros de extensão e com três níveis, ou seja, foram realizados 3 muros de contenção de maneira escalonada, em que cada um diverge de cota de cabeça e pé. Esta geometria foi adotada para que a estabilidade global do conjunto obtivesse fatores de segurança satisfatórios e que fossem de encontro com o bom senso da engenharia. Uma das considerações neste projeto foi um enrocamento e a inserção de Colchões Reno, que são gabiões do tipo colchão, produzidos com malha hexagonal de dupla torção. Estes elementos funcionam como plataforma de deformação para a margem do rio e garantem que o pé do muro não sofra erosão e consequentemente, continue com o engastamento mínimo requerido em projeto.

4 Drenos horizontais profundos (DHPs) ou drenos sub-horizontais foram necessários para controle de fluxo e rebaixamento, já que havia um nível freático alto. Ademais, em todas as bases dos muros foram considerados colchões drenantes constituídos de brita envelopada em geotêxtil não tecido MacTex, auxiliando para que o aterro estrutural não fique saturado. O mesmo geotêxtil foi utilizado entre o solo de aterro e a parte interna do paramento da contenção com a função de filtrar e separar, desta forma os finos do solo são filtrados e não percolam pelo espaço vazio criado entre as pedras. Figura 2 Seção crítica da contenção com limites de margem do rio e de Implantação da ferrovia. A solução proposta em solo reforçado com elementos metálicos tem como maior característica sua simplicidade executiva, o que torna a solução muito rápida de ser executada, sendo muito fácil manter o cronograma e planejamento da obra. 3- EXECUÇÃO Como em qualquer obra, a primeira etapa de execução é a terraplanagem, onde é definida toda a topografia de implantação. Na Figura 3 é possível ver os caminhões e maquinário trabalhando, os trilhos do trem e o rio Pindaré. Já nesta etapa, quando foi realizado o corte do terreno para a inserção do muro de contenção, o nível freático aflorou (ver Figura 4) comprovando a necessidade dos DHPs e dos colchões drenantes.

5 Figura 3 Começo da Obra (Terraplanagem). Figura 4 Nível freático aflorando no talude de corte. Após etapa de terraplanagem, a obra foi iniciada pela proteção de margem sendo colocado primeiro o geotêxtil não tecido e sobre ele os gabiões tipo colchão, preenchimento das pedras e o lançamento do enrocamento. Após isto, foi realizado o colchão drenante envelopado com geotêxtil não tecido e sobre ele a primeira camada de geogrelha foi colocada e acima dela a primeira linha de elementos metálicos (Figura 5).

6 Figura 5 Colocação dos gabiões tipo colchão. A etapa seguinte ao posicionamento dos reforços geossintéticos foi o lançamento e compactação de solo, que deve ser executada concomitantemente ao preenchimento de pedras de cada camada de elemento de reforço metálico, garantindo que as deformações de solo sejam mínimas. Além disso, a compactação de solo na parte interna do paramento da contenção deve ser realizada com auxílio de compactadores manuais na faixa de largura igual a 1 metro. Nesta etapa é necessário colocar o geotêxtil atrás dos elementos de face da estrutura para assegurar as funções de filtração e separação do solo de aterro com as pedras do paramento. Figura 6 Compactação manual junto à face da estrutura.

7 A etapa de execução descrita acima se repete sucessivamente até a cota final da estrutura de solo reforçado (cota 66,50). O ponto crítico da execução é a instalação das geogrelhas, reforços geossintéticos, que possuem a função de reforço primário para estabilização das cunhas de ruptura externas e internas. Esta fase é crítica pois se os reforços sintéticos não estiverem bem posicionados e tensionados, quando forem solicitados não mobilizarão resistência e consequentemente poderão aparecer deformações na estrutura e corpo do aterro. Desta forma, as geogrelhas devem ser esticadas de maneira correta para que não haja ondulações garantindo assim a mobilização de sua resistência, como na Figura 7. Figura 7 Posicionamento dos reforços em geogrelhas. 4- CONCLUSÃO De outubro a dezembro de 2015, uma área de face de dois mil oitocentos e vinte metros quadrados e mais onze mil oitocentos e quarenta e cinco metros quadrados de geogrelhas, a obra foi executada com êxito, com a grande vantagem de ficar dentro do planejamento e cronograma da obra. A proteção de margem em gabiões tipo colchão contou com um mil cento e sessenta metros quadrados de área com espessura de trinta centímetros além de enrocamento pesado que garantem a estabilidade e proteção contra a erosão proveniente do fluxo do rio.

8 Tanto projeto como execução e obra finalizada foram bem-sucedidas, garantindo as operações necessárias para transporte. Atualmente a estrada de ferro já está duplicada, transportando milhares de toneladas de carga e de pessoas, sem nenhum tipo de problema de deformações horizontais ou verticais que impossibilitassem o transito do trem e também sem nenhuma erosão de margem. Figura 8 Etapa final da obra 5- REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS Manual técnico Maccaferri Critérios gerais para projeto, especificação e aplicação de geossintéticos (Julho/2009)