UTILIZAÇÃO DO GEOTÊXTIL BIDIM EM DRENAGEM DE PAVIMENTO Autor: Departamento Técnico - Atividade Bidim Colaboração: Marcus Scavone Distribuidor Ramalho Comercial Ltda. OUTUBRO 1991 Revisado JANEIRO 2011- Departamento Técnico.
ÍNDICE 1 INTRODUÇÃO...3 2 DADOS DA OBRA...4 3 DRENO DE PAVIMENTO - DESCRIÇÃO...6 4 FUNÇÕES DO GEOTÊXTIL BIDIM...8 5 APLICAÇÃO E INSTALAÇÃO DO GEOTÊXTIL BIDIM...10 6 VANTAGENS NA UTILIZAÇÃO DO GEOTÊXTIL BIDIM...11 7 DOCUMENTAÇÃO FOTOGRÁFICA...12
1 INTRODUÇÃO Este trabalho relata a aplicação do geotêxtil Bidim em substituição à transição granulométrica do sistema drenante sub-superficial de pavimento das rodovias D. Pedro I, Santos Dumont e Bandeirantes. Nas rodovias D. Pedro I e Santos Dumont foram executados serviços de duplicação e restauração das pistas já existentes enquanto que na rodovia Bandeirantes executaram-se apenas obras de restauração. O geotêxtil Bidim substituiu transições granulométricas do sistema drenante, permitindo escoamento adequado da água infiltrada através do pavimento, retendo as partículas do solo, evitando desta maneira a colmatação do meio drenante. Nesse tipo de aplicação o geotêxtil Bidim desempenha, principalmente, a função FILTRAÇÃO.
2 DADOS DA OBRA Duplicação da Rodovia D. Pedro I A necessidade de duplicação da Rodovia D. Pedro I, que liga Jacareí a Campinas, deveu-se ao fato de que a pista única, inaugurada em 1970, já estava com volume de tráfego muito intenso prejudicando desta maneira a segurança dos usuários, estrangulando o escoamento de produtos e produzindo um desgaste excessivo na própria rodovia. A presente rodovia está sob jurisdição do Dersa Desenvolvimento Rodoviário S.A o qual, através do Governo do Estado de São Paulo, elaborou o quadro para a concorrência das obras de duplicação da referida rodovia. O montante das obras foi dividido em trechos como mostra a Tabela 1. Duplicação da Rodovia D. Pedro I sob Jurisdição do Dersa Trecho Nº do trecho Projetista Empreiteira Gerenciadora Jacareí Nazaré Paulista 1 Setepla Andrade Gutierrez Proenge Nazaré Paulista Jarinú 2 Maubertec CBPO Engevix Jarinú - Campinas 3 Proenge Cowan Estática Tabela 1 Empresas participantes e suas respectivas localizações. Foram feitas várias visitas na obra durante sua execução. Essas vistorias mostram o grande uso do geotêxtil Bidim nas seguintes aplicações: - Obras de drenagem profunda; - Drenagem de pavimento; - Reforço de aterro; - Separação de solo; - Contenção com gabiões. De acordo com o padrão construtivo de rodovias pertinentes ao Dersa, a drenagem de pavimento é executada ao longo de toda extensão da mesma, existindo um sistema drenante para cada pista. No caso da rodovia citada acima, foi executado o sistema de drenagem de pavimento tanto na pista já existente quanto na nova pista.
Duplicação da Rodovia Santos Dumont A necessidade de duplicação desta rodovia, que liga campinas a Sorocaba, deveu-se aos mesmos motivos da rodovia anteriormente descrita, ou seja, insegurança dos usuários, capacidade insuficiente de escoamento de produtos e desgaste excessivo na pista única existente. A Rodovia Santos Dumont também está sob jurisdição do Dersa que, através do governo do Estado de São Paulo, realizou a concorrência das obras de duplicação, dividindo-a em 2 trechos conforme mostra a Tabela 2. A obra foi iniciada em setembro de 1988. Duplicação da rodovia D. Pedro I Sob Jurisdição do Dersa Trecho Nº do trecho Projetista Empreiteira Gerenciadora Campinas Salto 1 Engeconsult Camargo Correa Hidrobrasileira Salto Sorocaba 2 Engeconsult Constran Engevix Tabela 2 Empresas participantes e suas respectivas localizações. No transcorrer da obra foram feitas diversas vistorias que detectaram a utilização do geotêxtil Bidim em diversas aplicações, como por exemplo, drenagem profunda e de pavimento, contenções com gabiões, dentre outras. Por ser obra pertinente ao Dersa, a drenagem de pavimento foi executada tanto na pista nova quanto na recuperação da pista já existente. Restauração da Rodovia dos Bandeirantes A Rodovia dos Bandeirantes já constava com duas pistas desde a sua inauguração. Como esta rodovia une dois pólos econômicos de muita importância, São Paulo e Campinas, a mesma sofreu um grande desgaste no decorrer dos anos devido ao intenso tráfego, sendo necessária uma restauração ao longo de toda sua extensão para recolocá-la aos níveis de segurança e conforto apropriados. Os serviços de restauração se basearam principalmente no recapeamento, execução de drenagem de pavimento, limpeza de canteiro e valetas de drenagem superficial. A Dersa definiu a divisão da obra em dois trechos que, com o resultado da concorrência efetuada pelo Governo do Estado de São Paulo, configuram-se como mostra a Tabela 3.
Recuperação da rodovia bandeirante sob jurisdição do DERSA Trecho Nº do Trecho Projetista Empreiteira Km 15 ao Km 60 1 DERSA Encalso Km 60 ao Km 102 2 DERSA Lix da Cunha Tabela 3 Empresas participantes e suas respectivas localizações. Nesta obra o geotêxtil Bidim está sendo aplicado apenas nos drenos de pavimento, pois quando a estrada foi construída em 1978, toda drenagem profunda foi executada em ambas as pistas, utilizando cerca de um milhão de metros quadrados do geotêxtil Bidim. Dos drenos de pavimento estão sendo executados nas duas pistas da referida rodovia. Quantidade de geotêxtil Bidim a ser utilizado As três obras, quando totalmente concluídas, terão consumido aproximadamente: a) Rodovia Dom Pedro I - 559.020 m² b) Rodovia Santos Dumont - 258.000 m² c) Rodovia dos Bandeirantes - 374.000 m² d) Consumo total - 1.191.020 m² 3 DRENO DE PAVIMENTO - DESCRIÇÃO Com o transcorrer dos anos verificou-se que os pavimentos das rodovias estão sujeitos a ataques das águas que propiciam um desgaste acentuado diminuindo dessa maneira a vida útil dos mesmos. Estas águas, de um modo geral, são de duas procedências: infiltrações diretas das precipitações pluviométricas e aquelas provenientes de lençóis freáticos subterrâneos. As infiltrações diretas que atravessam os revestimentos numa taxa variando de 33 a 50% nos pavimentos com revestimentos asfálticos e de 50 a 67% nos pavimentos de concreto de cimento portland, segundo pesquisa realizada, podem causar sérios danos a estrutura de todo o pavimento, inclusive base e sub-base, se não tiverem um dispositivo especial para drená-las. A taxa varia de acordo com as condições de vedações da superfície dos pavimentos, conforme Figura 2.
Base de agregados (saturada) Pavimento asfáltico (flexível) Sentido do deslocamento Pressão Hidrostática subleito (saturado) Deflexão da Base de Agregados Cunha de água livre Deflexão do subleito Figura 2 Visualização do fenômeno chamado bombeamento ( pumping ), resultado dos impactos do tráfego que danificam os pavimentos saturados flexíveis. A água é violentamente deslocada, carreado finos: Tal fato ocorre analogamente nos pavimentos rígidos, respectivamente em fissuras e juntas. Os dispositivos mais usados para contornar estas infiltrações são compostos por base drenante e drenos longitudinais, comumente chamados Drenos de Pavimento, os quais têm sido adotados em todas as obras do DERSA, seja em obras de restauração como nas rodovias Anhanguera e Bandeirantes ou em obras de construção como é o caso das rodovias D. Pedro I e Santos Dumont. Os drenos rasos longitudinais ou de pavimento são elementos que recebem as águas acumuladas pela base do pavimento. Quando é atingida sua capacidade máxima de vazão, o dreno é desviado lateralmente conduzindo as águas para fora da faixa da rodovia. Recentemente esse sistema foi adotado pelo DER São Paulo em alguns trechos da duplicação da rodovia Washington Luiz. Seguem em anexo duas seções transversais de pavimento em duas situações distintas (Figura 3 e 4).
FAIXA DE SEGURANÇA PISTA DE ROLAMENTO ACOSTAMENTO 1,00 m 7,00 m 3,00 m CAMADAS DO PAVIMENTO INFILTRAÇÃO DRENO DE PAVIMENTO Figura 3 Seção transversal de pavimentos em trecho com declividade no sentido do acostamento. A trincheira drenante se situa no acostamento para efetuar a captação da água nesta seção. FAIXA DE SEGURANÇA PISTA DE ROLAMENTO ACOSTAMENTO 1,00 m 7,00 m 3,00 m CAMADAS DO PAVIMENTO DRENO DE PAVIMENTO Figura 4 Seção transversal de pavimento em trecho com declividade no sentido da bacia central da estrada. A trincheira drenante se situa na lateral oposta ao acostamento para efetuar a captação de água nesta seção. 4 FUNÇÕES DO GEOTÊXTIL BIDIM Sabendo que um sistema drenante deve manter suas características drenantes por um tempo compatível com a durabilidade prevista para a obra, o projetista se preocupa em escolher adequadamente os materiais componentes do dreno, tanto no que se refere ao elemento filtrante quanto ao aspecto de livre escoamento das águas.
Os maiores problemas enfrentados pelos projetistas são: a) Os espaços vazios entre as partículas dos materiais constituintes do dreno em contato com o solo devem ser suficientemente pequenos, a fim de impedir o carreamento de suas partículas, em geral muito finas, para o seu interior. b) Esses mesmos vazios devem ser suficientemente grandes, para permitir o fluxo de água através do dreno. Para conciliar esses requisitos aplicam-se correlações visando à determinação das faixas granulométricas nas quais se situa o material filtrante clássico. Quanto aos aspectos práticos de aplicação, muitas vezes surgem dificuldades na obtenção da areia adequada (com granulometria correta e livre de impurezas) que, por ser um elemento natural, nem sempre é encontrado em local próximo da obra com as características desejadas. Deve-se então proceder a lavagem e composição da areia, misturando-se diferentes areias para obter-se a granulometria adequada. A própria execução do dreno também é trabalhosa, pois o lançamento da areia requer cuidados especiais, uma vez que é necessário construir paredes de areia nas laterais do dreno, separando o material drenante do solo, surgindo necessidades de controle do material e de cuidados na execução. Vimos assim que a composição granulométrica, o grau de pureza, a qualidade de aplicação são variáveis que determinam um alto grau de insegurança. Para eliminar tais dificuldades e problemas que envolvem a execução destes drenos, utilizou-se o geotêxtil Bidim como elemento filtrante. Sendo um elemento contínuo (não granular) e constituindo-se num emaranhado aleatório de filamentos, o geotêxtil Bidim retém partículas do solo na sua superfície segundo uma seleção natural. As primeiras partículas finas atravessam a manta no início do processo, mas gradualmente ocorre a formação de um pré-filtro natural. Após a estabilização deste processo, observa-se uma variação índice de vazios e da permeabilidade do solo. O tempo de formação deste pré-filtro é função das características particulares de cada caso, mais conforme a prática tem demonstrado, ele se completa em questão de horas e a sua espessura é da ordem de alguns centímetros.
5 APLICAÇÃO E INSTALAÇÃO DO GEOTÊXTIL BIDIM A vala é escavada com o auxílio de uma retro-escavadeira ao longo da extensão da pista. Em seguida, é desenrolada a bobina de geotêxtil Bidim de modo que a vala seja forrada pelo geotêxtil, fixando provisoriamente suas bordas. Feito isto, a vala é preenchida com material drenante. A colocação ou não do tubo dreno fica unicamente condicionada ao volume de água a ser transportado pela trincheira, uma vez que a manta protege toda a seção drenante de uma eventual deposição de finos no seu interior. Em seguida pode-se optar por duas soluções: a) Fechar a parte superior da vala com geotêxtil Bidim executando uma superposição mínima de 20 cm para lançar a capa asfáltica em seguida. Esse tipo de solução é recomendado quando a base não é composta por material drenante. b) Manter o topo da vala sem fechamento sobreposição das bordas do geotêxtil Bidim quando a base do pavimento é composta por material drenante. Dessa maneira a vala funciona como uma trincheira coletora de um colchão drenante. Após este procedimento é lançada a capa asfáltica em cima da trincheira concluindo-se o serviço. Abaixo, segue corte transversal de ambas as soluções (Figura 5). PAVIMENTO PAVIMENTO BRITA BRITA GEOTÊXTIL BIDIM GEOTÊXTIL BIDIM A TUBO-DRENO (QUANDO NECESSÁRIO) B TUBO-DRENO (QUANDO NECESSÁRIO) A) Trincheira drenante com superposição na parte superior, parte superior, para base não drenante. B) Trincheira drenante sem Bidim na parte superior (aberta), para base drenante. (o material da base drenante deve ter granulometria (ou aglomeração) adequada para não penetrar no material da trincheira). Figura 5 Corte transversal de dois tipos possíveis de drenos de pavimento. a) trincheira drenante com superposição na parte superior, para base não drenante e, b) trincheira drenante sem geotêxtil Bidim na parte superior, para base drenante.
No caso b, com base drenante, o material de drenagem (brita) deve ser compatível com o material da base para que não ocorram fuga e penetração do material da base no da trincheira. 6 VANTAGENS NA UTILIZAÇÃO DO GEOTÊXTIL BIDIM As principais vantagens do geotêxtil Bidim neste tipo de aplicação são: - Filtração tão eficaz quanto de uma areia na granulometria correta, tendo a vantagem de não requerer estudo granulométrico nem cuidados especiais na instalação; - Apresenta alta permeabilidade (da ordem de 4 x 10-1 cm/s), equivalente uma areia grossa; - Trata-se de material contínuo e de características constantes; - Reduz o cronograma de execução da obra devido à facilidade de instalação do geotêxtil, permitindo a execução de até 300 ml de dreno/dia, por equipe. - Não afeta as demais fases de cálculo, pois os métodos de cálculo atualmente empregados continuam sendo aplicáveis ao dreno executado com o geotêxtil Bidim.
7 DOCUMENTAÇÃO FOTOGRÁFICA FOTO 1 Detalhe do início dos trabalhos de abertura da trincheira. FOTO 2 Escavação da trincheira com retro-escavadeira.
FOTO 3 Instalação do geotêxtil Bidim e preenchimento das trincheiras com brita. FOTO 4 Detalhe da trincheira concluída.
FOTO 5 Detalhe do desemboque do dreno de pavimento. FOTO 6 Trincheira drenante concluída já recoberta com mistura asfáltica. A faixa já esta pronta para ser recapeada.