APLICAÇÃO DO GEOTÊXTIL BIDIM NA CONTENÇÃO EM GABIÕES NO KM 4,7 DA RODOVIA MGT 383 Autor: Departamento Técnico - Atividade Bidim Colaboração: João Carlos Costa Andrade Luiz Augusto Duarte Perdigão Eng. Sérgio Penido de Oliveira DEZEMBRO 1991 Revisado JANEIRO 2011- Departamento Técnico.
ÍNDICE 1 INTRODUÇÃO...3 2 CARACTERÍSTICA DA OBRA...3 3 AVALIAÇÃO TÉCNICA DA RUPTURA...5 4 PROJETO DE RECUPERAÇÃO DO MACIÇO...6 5 DISPOSITIVOS DE DRENAGEM...8 6 MATERIAL PARA RECUPERAÇÃO DO MACIÇO...10 7 FUNÇÕES DO GEOTÊXTIL BIDIM...10 8 APLICAÇÃO DO GEOTÊXTIL BIDIM...11 9 DOCUMENTAÇÃO FOTOGRÁFICA...14
1 INTRODUÇÃO Este trabalho relata a aplicação do geotêxtil Bidim (nãotecido agulhado, 100% poliéster, filamentos contínuos) na obra de recuperação do maciço no km 4,7 da rodovia MGT 383. A rodovia MGT 383 é de grande importância para aquela região, liga a cidade de Maria da Fé a Itajubá, sendo responsável pelo escoamento da produção do município de Maria da Fé. Nesta obra, o geotêxtil Bidim foi instalado na interface aterro/gabiões substituindo as transições granulométricas necessárias à execução de um filtro natural. O trabalho apresenta pormenores da obra e fotografias. 2 CARACTERÍSTICA DA OBRA A obra constituiu se na recuperação do maciço em aterro no km 4,7 da rodovia MGT 383, localizada no sul do estado de Minas Gerais, ligando os municípios de Itajubá e Maria da Fé, distantes aproximadamente quinhentos quilômetros de Belo Horizonte.
Pouso Alegre Maria da Fé Itajubá Figura 1 Localização da obra. A rodovia MGT-383 é o principal acesso a cidade de Maria da Fé, tendo grande importância no escoamento de hortigranjeiros produzidos nesta região. Os estudos e projetos desta obra foram elaborados pela diretoria de projetos do DER-MG, estando envolvidos os setores de GPR/Drenagem: DMA/SGL: GPC/Coordenação. A construção da obra ficou a cargo da Sotebra Terraplenagem e obras S/A em conjunto com a Gabiosolo Engenharia e Construções Ltda.
3 AVALIAÇÃO TÉCNICA DA RUPTURA De acordo com o laudo realizado pelo Engenharia Sérgio Penido de Oliveira, GPB - DER/MG, o maciço anterior era constituído por um aterro em seção plena com aproximadamente duzentos metros de extensão, altura máxima de vinte metros, localizado em uma região de duas grotas e drenado superficialmente por um bueiro simples tubular de concreto BSTC Ø 1,00 m, locado na estaca 194 + 0,80 m, com uma caixa coletora a montante h = 7,80 m, inclinação de 35º, e em precárias condições de conservação. O aterro foi sobreposto a um delgado horizonte de solo coluvionar de espessura variável entre um e dois metros, composto de argila marrom escura e preta, grumosa e porosa, com pontuações de matéria orgânica carbonizada e fragmentos de quartzo. Este por sua vez assente sobre um paramento de rocha decomposta com declividade transversal pronunciada e composto de silte arenoso, resultante da decomposição de rocha granítica. A Figura 2, apresentada abaixo, ilustra este perfil geológico. MACIÇO NATURAL ATERRO LENÇOL FREÁTICO SOLO COLUVIONAR SOLO RESIDUAL Figura 2 Perfil do terreno, croqui sem escala. Durante a construção do aterro, houve preenchimento da bacia a montante com o material de bota fora do corte em rocha próximo (solos e blocos), dificultando o encaminhamento natural das águas para o bueiro. Somou-se
a isso, a superfície irregular das grotas primitivas, que mesmo antes do preenchimento já dificultava o escoamento das águas superficiais, permitindo uma alta porcentagem de infiltração, antes que as águas atingissem o bueiro. Estas contribuições devem ser somadas as águas aflorastes provenientes das fraturas das rochas do corte próximo, apesar de parte ser captadas pelo antigo colchão drenante do pavimento. O fenômeno de ruptura ocorreu desde fevereiro de 1981, resultando na ruína total do maciço em meados de 1983. As prospecções não indicaram escalonamento do terreno natural, tampouco presença de dispositivos de drenagem profunda sob a massa de aterro rompida. Em função destes dados, foi concluído que a ruína do maciço foi causada pelos seguintes fatores: - Inadequabilidade do terreno de fundação: houve deslizamento do solo coluvionar sobre a superfície inclinada ocasionado pela sobrecarga do aterro. - Deficiência da drenagem profunda: o preenchimento da grota a montante do aterro alterou o fluxo natural das águas subsuperficiais. - Deficiência da drenagem superficial: o mau posicionamento do bueiro e a deficiência no encaminhamento das águas até o mesmo, causando infiltrações na bacia preenchida e conseqüentemente no corpo do aterro. - Deficiência no escalonamento do terreno natural e no preparo do terreno de fundação: o projeto original deveria ter previsto a remoção do solo coluvionar e execução de uma drenagem profunda neste local. 4 PROJETO DE RECUPERAÇÃO DO MACIÇO Foram realizados quarenta e três furos de sondagem à percussão com o objetivo de delinear o perfil geológico geotécnico do terreno, informar a taxas de resistência dos diversos horizontes e o comportamento do lençol freático. Os parâmetros geotécnicos do solo foram fornecidos pela DP/DMA-DER/MG nos ensaios de caracterização e resistência mecânica das amostras coletadas em pontos selecionados. Devido às condições topográficas, o projeto executivo baseou-se fundamentalmente num deslocamento de eixo para montante de aproximadamente trinta metros no segmento crítico e na recuperação parcial do aterro.
Para recuperação do maciço em aterro foi necessário a remoção do material instável. O reaterro apóia-se na superfície que oferece condições satisfatórias de resistências. MINAS D ÁGUA EIXO ANTIGO EIXO NOVO ENCOSTA MONTANTE ATERRO GEOTÊXTIL BIDIM RT-10 Figura 3 Locação do eixo da rodovia (sem escala). A nova geometria proporcionou uma economia sensível nos volumes de terraplenagem, reduziu a profundidade de remoção de solo de baixa resistência e conseqüentemente a altura dos reaterros. O volume de reaterro movimentado nesta etapa foi de aproximadamente 31.500 m³ e de remoção 68.000 m³. Durante a execução da terraplenagem no serviço de remoção do material aluído, o talude de corte foi ranhurado mecanicamente no sentido longitudinal, resultando em patamares ou escadas de dimensões de 1,00 x 1,00 m. Tal serviço foi realizado com o canto da lâmina do trator de esteiras. O talude resultante proporcionou um acréscimo de atrito nesta interface, possibilitando a adoção de um fator de segurança menor nos cálculos de estabilidade do maciço. Concluída a escavação foi executado o nivelamento da seção resultante. Para a contenção do aterro foi executado um muro de gabião conforme detalhado nas pranchas em anexo, com a face interna do muro revestida com o geotêxtil Bidim RT-10 como filtro de transição, impedindo o carreamento de finos.
O projeto prevê as cotas de assentamento do gabião no mínimo, 0,50 m inferior às cotas do piso de escavação, apoiado sobre o solo residual de decomposição granítico. O talude do aterro acima da contenção em gabiões tem inclinação 1:1, e foi gabaritado em guias espaçadas a cada 10 m. A cada dois metros de aterro o eixo foi sendo locados e remarcados os off-sets. Apresentamos a seguir o resumo da memória de cálculo de estabilidade do muro de gabião de autoria do Eng. João Batista de Carvalho Mendes. CARACTERÍSTICAS DO SOLO: P Ev = 26 t/m Eh = 29 t/m C= 8 t /m² Y= 0 Peso específico= 2 t/m³ P= 36,4 t/m R= 62,4 t/m x= 1,41 m T= 29 t/m t= 8,31 t/m² Y = 25 graus Tensão máxima= 2,8 kg/cm² T x R 5 DISPOSITIVOS DE DRENAGEM Figura 4 Seção tipo, croqui sem escala. Internamente ao muro foi executado um colchão drenante de areia grossa na espessura de 0,40 m. Junto ao pé do talude de escavação, foi executado o dreno coletor, preenchido com brita 2 e tubo perfurado flexível Kananet Ø 4, envoltos pelo geotêxtil Bidim RT-10.
A declividade mínima prevista do dreno, em projeto, foi de 2%, não sendo aceito valores menores (Figura 5). TERRENO NATURAL ATERRO 100% PROCTOR NORMAL ARGILA IP 15% Lençol Freático - N. A. 48hs. 0,40 m. FILTRO VERTICAL DE AREIA GROSSA LAVADA GEOTÊXTIL BIDIM 0,40 m. 0,60 m. Figura 5 Seção tipo (sem escala). DRENO COLETOR Foi executado um filtro vertical de areia com espessura de 0,40 cm na face do talude de escavação. Este foi executado concomitantemente com o aterro. Também foram previstas em projeto obras de drenagem complementares, porém estas foram definidas no campo pelo engenheiro projetista, tais como: - Dreno de dique a montante do aterro, aproximadamente 300 m. - Mureta de proteção para rocha, aproximadamente 450 m. - Descida d água em BSTM diâmetro de 0,60 m, aproximadamente 60 m. - Descida d água de corte em degraus DSC-01, aproximadamente 15 m. - Dreno de talvegue DT, aproximadamente 50 m³. - Saída d água de aterro simples SDA 01, aproximadamente 3 unidades.
- Valetas para proteção do corte revestida em concreto VP-03, aproximadamente 120 m. - Caixa de passagem para descida d água em BSTM, aproximadamente 4 unidade. - Canaleta de concreto, aproximadamente 150 m. - Dispersor para descida d água, 2 unidades. - Colchão drenante de brita para o corte em rocha, aproximadamente 50 m³. 6 MATERIAL PARA RECUPERAÇÃO DO MACIÇO O aterro foi executado com o material proveniente das seguintes jazidas: Jazida Km/Estaca Lado Volume (m³) DMT Utilização J 4 Km 5 + 0,50 d 4.800 200 400 m Aterro J 3 Est. 182 D 8.400 200 400 m Aterro J 2 Km 4 D 20.000 600 800 m Aterro Exigiu-se grau de compactação de 100% do Proctor Normal para o corpo do aterro, sendo efetuado controle de compactação a cada 20 cm de espessura. O material foi controlado periodicamente a cada 1.000 m³ com ensaios de caracterização e resistência mecânica. Para uma compactação eficiente do 1,00 m externo, exigiu-se a utilização de um trator de esteiras. 7 FUNÇÕES DO GEOTÊXTIL BIDIM Nesta aplicação, o geotêxtil Bidim desempenha basicamente a função FILTRAÇÃO. Instalado na interface aterro/gabiões em substituição aos filtros de agregados naturais, o geotêxtil Bidim permite a livre passagem das águas de infiltração sem deixar que ocorra o carreamento de finos do solo retendo de maneira eficaz as partículas sólidas deste, evitando a perda de resistência do aterro por saturação e também a formação de piping. A utilização do geotêxtil Bidim assegura a homogeneidade do filtro em toda sua extensão, garantindo a segurança da obra, além da facilidade de aplicação e transporte, resultando em menor tempo de execução,
conseqüentemente um custo bastante inferior se compararmos ao do filtro de transições granulométricas naturais. Também utilizaram o geotêxtil Bidim nas obras de drenagem complementares desempenhando a função filtração, possibilitando um rápido escoamento das águas de infiltração e lençol freático. 8 APLICAÇÃO DO GEOTÊXTIL BIDIM Nesta obra, onde já estava prevista a utilização do geotêxtil Bidim em projeto, foram instalados aproximadamente 5.000 m² do Bidim RT-10. As mantas de geotêxtil Bidim foram dispostas longitudinalmente ao sentido da contenção em gabiões e fixadas nos mesmo com auxílio de arame recozido, sendo as uniões entre mantas, feitas por costura manual, garantindo desta forma a continuidade do geotêxtil. Caso ocorram rasgos e furos durante a instalação ou manuseio do geotêxtil Bidim, é necessário que se faça a correção destes e para tanto, basta recobrir a porção danificada com um pedaço de geotêxtil Bidim (manhão) com dimensões 30 cm maiores que as do rasgo ou furo. Para manter o posicionamento do manchão, suas bordas devem ser aderidas ao geotêxtil danificado por colagem ou costura manual (Figura 6). MANCHÃO FIXADO POR COLAGEM GEOTÊXTIL 0,30m 0,30m Figura 6 Reparos na manta de geotêxtil Bidim.
Para se evitar o excesso de tensões sobre a manta de geotêxtil Bidim, este deve ser instalado de forma que fique folgado sobre a superfície, e também crie uma descontinuidade mecânica por sobreposição ou prega. Nas obras de muros de arrimo de gabiões em degraus, o geotêxtil Bidim é instalado sobre cantos vivos requerendo alguns cuidados como: - Compactação do material de aterro em uma faixa de aproximadamente 1,00 m, deve ser feita por equipamento manual/portátil evitando desta forma perfurações da manta. - Evitar o excesso de compactação (principalmente por soquetes manuais) nesses cantos vivos, e protegê-los com a colocação de uma faixa adicional de Bidim, criando nesses locais uma sobreposição. A Figura 7 ilustra a instalação do geotêxtil Bidim sobre os cantos vivos dos muros de contenção em gabiões. GEOTÊXTIL GEOTÊXTIL CANTO VIVO CANTO VIVO Figura 7 Proteção do geotêxtil Bidim instalados nos cantos vivos. O ideal para garantir boas condições de permeabilidade no reaterro compactado de muros de contenção e paramentos verticais em gabião, é utilizar solo arenoso adequado. Porém na prática, por motivos diversos, utiliza-se solos argilosos impermeáveis, que ao serem compactados energicamente formam nas proximidades do geotêxtil uma zona menos permeável que dificulta o escoamento de água de infiltração/freático retendo-as indesejadamente. Nesses casos é aconselhável que seja feita nessa zona uma mistura do solo com uma areia qualquer (alguns centímetros) ou executar camada desta areia (alguns centímetros) conforme Figura 8.
CAMADA DE AREIA ATERRO ADEQUADAMENTE COMPACTADO EM CAMADAS AREIA QUALQUER ATERRO ADEQUADAMENTE COMPACTADO EM CAMADAS Figura 8 Zona permeável.
9 DOCUMENTAÇÃO FOTOGRÁFICA FOTO 1 Detalhe da variante construída à esquerda, sentido Itajubá Maria da Fé, em decorrência da ruptura do talude. FOTO 2 Início da obra de recuperação do maciço, escalonamento do terreno.
FOTO 3 Vista geral da obra, aterro, nivelamento e compactação. FOTO 4 Regularização do aterro, este deverá atingir a cota do pavimento antigo, sendo sua inclinação de 1:1 acima do gabião..
FOTO 5 Vista geral da contenção, sentido Maria da fé Itajubá. FOTO 6 Utilização de fôrmas para execução do gabião.
FOTO 7 Aplicação do geotêxtil Bidim logo após serem preenchidas as caixas de gabião. Foi feita costura manual na união das mantas mantendo a hegemonia da manta em toda extensão da contenção. FOTO 8 Geotêxtil Bidim RT 10 instalado no gabião, pronto para receber o aterro.
FOTO 9 Compactação do aterro. FOTO 10 Vista parcial da execução e compactação do aterro onde podemos observar as mantas de geotêxtil Bidim já instaladas.