Uso de instrumentação para identificação de movimentação iminente e aplicação do sistema com tela de aço e geomanta como alternativa ecológica Leite, B. R. Geólogo, Paulo Lopes, SC, Brasil, brunorl@uol.com.br Resumo: Perante as intervenções feitas pelo homem à natureza é essencial o acompanhamento de seu desenvolvimento e das consequências a que estas intervenções estão sujeitas e, perante uma movimentação inoportuna identificada, devem-se adotar medidas de contenção destas, que sejam eficientes e, acima de tudo, respeitem o meio-ambiente reduzindo ao máximo sua degradação. Este controle é feito na obra do túnel do Morro Agudo em Paulo Lopes-SC, lote 23 da duplicação da BR-101, através de instrumentações instaladas ao longo dos taludes. Instrumentações estas que demonstraram movimentações e alertaram para a necessidade de uma contenção segura, duradoura e ambientalmente correta. No caso citado o sistema de proteção com tela de aço se mostrou o mais adequado e foi, então, adotado para a solução do problema identificado. Abstract: Ahead Human intervention in nature it is essential to monitor its development and the consequences that these interventions are subjected to and also ahead of an untimely identified movement it becomes necessary to take measures to mantain those ones that are efficient, and more importantly, those which respect the environment by reducing to the maximum its degradation. This control is done in the work of the tunnel of Morro Agudo in Paulo Lopes-SC, duplication batch 23 of BR-101, through instrumentations installed over the slopes. Those instrumentations demonstrated movements and warned about the need of a secure, sustainable and environmentally correct containment. In this case, the protection system with steel screen was the most appropriate and so it was adopted for the solution of the identified problem. 1 INTRODUÇÃO A expansão urbana crescente, associada a intervenção necessária na natureza, faz com que haja a necessidade de conter os processos naturais a que estão sujeitos os taludes criados como cortes de estradas ou mesmo encostas íngremes, cuja instabilidade pode afetar residências, obras civis, e colocar em riso a vida de muitas pessoas. Perante qualquer intervenção humana à natureza é esperada uma resposta desta que, muitas vezes, pode vir como uma movimentação em massa, a fim de restabelecer o seu equilíbrio. Muitas vezes, também, devido a ocupação ou trânsito necessário em áreas naturalmente instáveis, mesmo não tendo havido uma ação humana precursora e causadora desta instabilidade, há a necessidade de intervenção para sua estabilização, proporcionando uma maior segurança para os que ali trafegam. Para o controle de zonas passíveis de instabilização ou de movimentação iminente é comum a utilização de instrumentações, aparelhos de precisão elevada, que tem por objetivo monitorar e identificar qualquer movimentação iminente de massa. Na obra do túnel do Morro Agudo (Paulo Lopes-SC) (Figura 01), localizada no lote 23 da duplicação da BR-101 não foi diferente. Para a
execução do emboque do túnel foi escavado um grande anfiteatro com 5 níveis de taludes com inclinação de 45. O maciço no local escavado conta com uma camada de solo e apresenta grande proporção de um saprolito repleto de matações. Para o monitoramento desses taludes foram instalados marcos superficiais, tassômetro, inclinômetros e piezômetros. eficiente e ambientalmente mais interessante a implementeção de um sistema associado de uma tela de aço de alta resistência, chumbadores e uma geomanta anti-erosiva. Outra alternativa seria o concreto projetado associado a solo grampeado e telas metálicas, porém este método daria à obra um aspecto muito ruim, pois o concreto tomaria uma grande área que poderia ser coberta de vegetação e, além do aspecto ruim, a aplicação de concreto projetado requer uma manutenção e eficiência do sistema de drenagem muito custosa. 2 IDENTIFICAÇÃO DAS MOVIMENTAÇÕES IMINENTES: Figura 01: Localização do Morro Agudo em folhas topográficas (modificado de IBGE (1965) e IBGE (1983)). Segundo Ojima (1981) as instrumentações são importantes para avaliar a interação entre o maciço, o método construtivo e o tipo de suporte utilizado e o resultado desses instrumentos são os únicos elementos capazes de revelar o comportamento real da obra. As instrumentações, segundo Murakami (2001), tem sua instalação pontual, e com isso detecta movimentos frágeis ou localizados, por isso não devem ser a única fonte de informações. Santos (1977), propõe a racional e intensiva observação da natureza, com suas respostas às solicitações de obras já instaladas, como a fonte principal e mais segura de dados para projeto. Através então da instrumentação instalada, associada a observações de campo, os taludes foram monitorados conforme os trabalhos de escavação eram realizados. Foram identificadas movimentações em alguns instrumentos e observados também sinais de movimentação nos taludes, como trincas e até mesmo uma fenda com rejeito, chegando a 50 cm. Devido a estas observações foi solicitada uma intervenção para a contenção destes taludes que se mostraram muito íngremes e altos para o tipo de material escavado. Foram apresentadas diversas soluções e, dentre elas, foi definida como mais A obra em questão teve seu início no segundo semestre do ano de 2007 e para a instrumentação do emboque do túnel foram instalados 10 (dez) marcos superficiais, 1 (um) tassômetro, 6 (seis) piezômetros e 4 (quatro) inclinômetros. Os marcos superficiais e tassômetro tiveram seu controle iniciado no final de 2007, os piezômetros em fevereiro de 2008 e inclinômetros em abril de 2008. Gráfico 01: Deslocamento acumulado até 12 de Julho de 2008 em inclinômetro no anfiteatro de emboque do Túnel do Morro Agudo. (Retirado do relatório mensal de instrumentação da obra). O monitoramento das instrumentações na obra do Morro Agudo é feito pela equipe de topografia e equipe de Instrumentação das
empreiteiras responsáveis pela execução do túnel. O monitoramento das instrumentações é coordenado e acompanhado por um Geólogo, sob a supervisão da empresa fiscalizadora, que tem em seu quadro engenheiros, geólogo e consultor especialista em túneis que acompanham diariamente as instrumentações com o papel de interpretar e analisar os dados e gráficos e determinar intervenções quando necessário. Em meados de maio de 2008 começaram a ser observadas tendências de movimentação em algumas instrumentações. Houve variação no tassômetro, marco superficial e inclinômetro, chegando um inclinômetro a atingir aproximadamente 23 mm de deslocamento (Figura 01). Esses indícios de movimentação culminaram ao aparecimento de uma trinca no talude superior ao emboque do túnel que, posteriormente, evoluiu para uma fenda (Figura 02), chegando a atingir um rejeito de aproximadamente 50 cm. 2 SOLUÇÕES DE CONTENÇÃO 2.1 Concreto Projetado Após identificada a necessidade de uma intervenção nos taludes do anfiteatro, emboque do túnel, foram avaliadas algumas soluções. Para iniciar as escavações do túnel propriamente dito, já havia sido feito um tratamento do primeiro talude com tela metálica e concreto projetado. A medida fora eficiente e adequada para a necessidade do momento, pois era uma medida de rápida e fácil execução. Devido a facilidade de aplicação de telas e concreto projetado pelo consórcio ali instalado, esta pareceu uma medida viável, entretanto, com alguns pontos a serem melhor avaliados. A aplicação de concreto projetado possibilita a contenção do maciço instável e, em virtude dos matacões e superfícies de ruptura presentes, poderiam ser utilizadas telas metálicas e um grampeamento do solo para aumentar a faixa de cobertura da proteção aplicada. Entretanto a medida se torna inviável e/ou inadequada em primeiro lugar sob o ponto de vista ambiental, pelo aspecto que se daria ao talude e pela inibição da vegetação anteriormente presente e, em segundo lugar, pela questão de manutenção necessária que além de custosa, a longo prazo é difícil garantir que a manutenção será feita como se deve.(figura 03) Figura 02: Situação do talude superior ao emboque do túnel do Morro Agudo em 4 de Abril de 2008. Neste momento o acompanhamento das instrumentações comprovou ser bastante importante e essencial para o acompanhamento de qualquer obra civil. Foi então que, com base nos dados levantados e movimentações observadas, viu-se a necessidade de executar uma medida de contenção dos taludes que se mostraram então instáveis, especialmente por tratar-se de um empreendimento de suma importância. Figura 03: Talude revestido com concreto projetado, no Túnel do Morro Agudo. (Foto tirada em 26 de maio de 2009)
O concreto projetado contem a erosão superficial, mas para tal, impermeabiliza os taludes e isso faz com que a água superficial não penetre no solo, porém, faz também com que a água subterrânea não encontre caminhos para escoar, fazendo com que seja induzida uma elevada pressão d água sob a camada do concreto projetado nos taludes. Esta pressão d água é evitada com a instalação adequada de sistema de drenagem eficiente. Porém, somente a instalação adequada não é suficiente se não for feita a manutenção devida no sistema de drenagem, isto portanto, a longo prazo, poderá gerar uma série de problemas para o empreendimento. Com isso, a medida fora descartada por se mostrar inviável e ambientalmente incorreta. 2.2 Sistema com tela de aço e geomanta Tendo em mãos os dados anteriormente citados, deu-se início a uma busca, tanto por parte da empresa fiscalizadora como da empreiteira, por uma solução que fosse eficiente e ecologicamente correta. Na instabilidade dos taludes em discussão, haviam duas questões distintas a serem solucionadas: a necessidade de encontrar uma forma de conter prováveis deslocamentos em massa e/ou de matacões presentes nos taludes do emboque e conter também as erosão que, no material de baixa coesão presente, era acentuada e fazia com que os matacões presentes nos taludes perdessem seus apoios e acabacem por se soltar dos taludes. Para a inibição da erosão nos taludes que se mostrava presente mesmo com a hidrosemeadura aplicada, foi estipulado o uso de geomanta que impede que a água da chuva carreie o material, provocando erosões, ravinas e boçorocas nos taludes e não impede que a vegetação cresça. Para conter os movimentos em massa prováveis e/ou iminentes foi então definido o uso de malha de alta resistência feita de arame de aço em liga de 3 mm de diâmetro, associada a uma série de chumbadores ao longo dos taludes. Segundo Das, B.M.(2007) há dois modos de ruptura do talude: ruptura de face, quando a superfície de deslizamento intercepta a face do talude o situa-se acima de sua base e ruptura de base, quando a superfície de deslizamento passa a alguma distância abaixo do pé do talude. Os chumbadores foram então calculados com o objetivo de prender a tela ancorada em material fora das superfícies de ruptura possíveis. (Figura 04) Chumbadores Tela de Aço Geomanta Figura 04: Seção longitudinal da instalação da tela de aço, geomanta e chumbadores, apresentando exemplo de superfície de ruptura de face (a) e superfície de ruptura de base (b). (adaptado de Fatzer, A.G., 2004) A princípio foi elaborado um pré-projeto com os pontos mais críticos observados. Este préprojeto foi avaliado e reelaborado pela projetista, levando em consideração a longa vida útil necessária ao empreendimento usando uma margem de segurança tal que diminuísse a possibilidade de uma movimentação maior do que a esperada ou uma movimentação localizada fora da área de cobertura da proteção aplicada. Figura 05: Talude, no anfiteatro do emboque do túnel do Morro Agudo, com chumbadores instalados. (Foto tirada em 26 de maio de 2009). Ao projeto de locação das telas foi então acrescentada a malha de chumbadores, que foram dimensionados pela projetista conforme as características de cada talude. a. b.
Figura 06: Talude, no anfiteatro do emboque do túnel do Morro Agudo, com a geomanta anti-erosiva instalada. (Foto tirada em 26 de maio de 2009). A instalação do sistema dá-se primeiramente pela furação do terreno e aplicação dos chumbadores (Figura 05), seguida pela aplicação da geomanta anti-erosiva (Figura 06) e por fim da malha de aço (Figura 07). Após instalados, a malha aço é pré-tensionada através de placas instaladas nos chumbadores e de um cabo de contorno, de aço passado ao redor da área de aplicação da malha. Desta forma o sistema se completa como eficiente proteção contra movimentos em massa e erosões superficiais. concluídos no final de junho do mesmo ano. As instrumentações monitoradas desde o ano anterior devem continuar a serem monitoradas até o final da obra ou até que não haja mais a necessidade de tal acompanhamento. Com todo o exposto fica clara a importância da instalação e o monitoramento de instrumentações para o controle das instabilidades de taludes, que podem identificar as movimentações iminentes, como no caso discutido e, propiciar uma intervenção preventiva que impeça acidentes futuros. Pode-se então identificar uma movimentação iminente, supor outras movimentações possíveis e a partir daí executar um tratamento tal que seja preventivo ao invés de corretivo que, além de custoso, poderia trazer consigo um acidente precursor envolvendo até mesmo vítimas fatais. A viabilidade do tratamento proposto, e no caso, executado, dar-se-á não somente pela eficiência mecânica do sistema aplicado, mas essencialmente pelo apelo ecológico, tão importante nos dias atuais. (Figura 08) Figura 07: Talude, no anfiteatro do emboque do túnel do Morro Agudo, com a malha de aço instalada. (Foto tirada em 26 de maio de 2009). Figura 08: Talude, no anfiteatro do emboque do túnel do Morro Agudo, com a malha de aço instalada a menos de dois meses já apresenta vegetação. (Foto tirada em 26 de maio de 2009). 4 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 3 CONCLUSÕES Os trabalhos de contenção dos taludes do emboque do túnel do Morro Agudo, Paulo Lopes- SC, tiveram início em Março de 2009 e devem ser - SANTOS, A. R. Por menos ensaios e instrumentações e por uma maior observação da natureza. Boletim Paulista de Geografia, Nº. 54, junho de 1977
- DAS, B. M. Fundamentos da Engenharia Geotécnica; tradução All Tasks. São Paulo. Thomson Learning, 2007. - FATSER, A. G. Tecco Sistema de Estabilização de Taludes. Manual do Sistema. Romanshorn, Switzerland, 14 de Junho de 2004. - IBGE. Folha Topográfica de Paulo Lopes. Folha SG.22-Z-D-V-4\VI-3, 1983. - IBGE. Folha Topográfica de Imbituba. Folha SH.22-X-B-II-2, 1965. - OJIMA, L. M. Metodologia de classificação de maciços rochosos aplicável a túneis. Tese apresentada ao curso de especialista do Laboratório Nacional de Engenharia Civil. Lisboa Portugal, 1981. - MURAKAMI, C. A. Noções básicas para o acompanhamento técnico de obras de túneis. Dissertação de Mestrado apresentada a Escola Politécnica da Universidade de São Paulo. Departamento de Engenharia de Estruturas e Fundações. São Paulo, 2001.