Canalização do Arroio Passo da Mangueira com Geomanta Canalization of the Arroio Passo da Mangueira with Geomats Nome dos autores: Petrúcio Santos; Alan Donassollo José Roberto de Campos Costa Junior Instituição: Maccaferri do Brasil LTDA Av. José Benassi, 2.601 - CEP 13201-970, Jundiaí SP / Tel.: 55 11 4525-5000 Fax: 55 11 4599-4275; E-mail tecpro@maccaferri.com.br; maccaferri@maccaferri.com.br; Local da obra: Arroio Passo da Mangueira Rua Dona Alzia, Sarandi, Porto Alegre, Rio Grande do Sul, Brasil - Trecho Av. Sertório até Diretriz 740 Duração: Junho de 2013 Outubro de 2013 (23 dias trabalhados). Resumo A canalização foi realizada com objetivo de revestir e proteger superficialmente os taludes de corte e aterro do Arroio Passo da Mangueira. Os materiais à serem utilizados no revestimento e proteção das margens necessitavam representar no máximo 25% do custo de implantação. De acordo com esta condição, a geomanta combinou o melhor desempenho técnico e o menor custo, mantendo uma parte natural da calha do arroio, conforme solicitação da SMAM (Secretaria Municipal de Meio Ambiente). Abstract Channel construction made in order provide surface protection and revetment to the natural and landfill slopes of stream Passo da Mangueira. The materials to be used as revetment and protection of the stream borders needed to represent a maximum of 25% of the total cost of the investment. According to this condition, Geomats a material which combines great technical performance and lower costs - were selected to be used on this project, thus allowing, and maintaining, part of the natural stream borders, as requested by SMAM (Municipal Secretary of Environment). 1. INTRODUÇÃO Devido a acordos realizados entre Prefeitura Municipal de Porto Alegre e a Empresa WMS Supermercados do Brasil, está última seria responsável por realizar obras de melhorias ao entorno de seu estabelecimento, situado na Avenida Sertório, 6600, bairro Sarandi, Porto Alegre - RS. Para tal feito, fora contratada a empresa Pedraccon Mineração e Pavimentação para execução das obras e, especificamente para o segmento em questão, a empresa EAT Engenharia e Consultoria Ltda foi contratada para realizar o projeto de canalização do Arroio Passo da Mangueira. Alguns desafios desta obra foram, garantir a estabilidade geotécnica das margens do canal e estabilizar hidraulicamente parte do perímetro molhado da seção hidráulica, frente às tensões de arrastes oriundas do escoamento. Vistos os desafios apresentados, foram realizadas análises geotécnicas das margens e foram definidos colchões Reno argamassados na base e parte inferior do talude, e Geomantas Macmat 16.1 (Maccaferri do Brasil) no trecho superior do talude (Figura 1). Página 1
Figura 1. Seção esquemática de projeto - EAT Engenharia e Consultoria Ltda 1.1. CARACTERIZAÇÃO DO LOCAL DA INTERVENÇÃO Ao longo do trecho, a ser realizado a intervenção, foi possível observar que o solo local era heterogêneo e composto, de modo geral, por uma camada de aterro areno-siltoso e uma camada de argila arenosa sotoposta (Figura 2). Figura 2 Situação atual do trecho inicial do Arroio Passo da Mangueira na Rua Dona Alzira, Porto Alegre. A camada de argila apresentava trincas de dissecação e instabilidade localizada. O talude da camada de aterro sofria uma processo erosivo em sua base, fato este que poderia dar início à uma ruptura global (Figura 3).
Figura 3 Trecho com estratigrafia composta de camada de aterro arenoso e camada de argila arenosa sotoposta. 1.2. ANÁLISES DE ESTABILIDADE GEOTÉCNICA O primeiro passo foi a verificação da estabilidade geotécnica dos taludes, com o intuito de avaliar se a solicitação da SMAM seria viável. Para isso os parâmetros dos solos foram adotados através de uma correlação realizada com ensaios de sondagem à percussão executados in loco. O fator de segurança adotado para uma seção submetida à ação do lençol freático foi de 1,3 e para uma seção livre da ação do lençol freático foi de 1,5. Após a modelagem da seção do canal foi realizada uma análise dos taludes utilizando o Software de Engenharia Geotécnica SLIDE 6 Rocscience (Figura 4). Figura 4 Talude estável - SF =1,918 (sem ação da água).
1.3. DETERMINAÇÃO DO REVESTIMENTO A partir da hipótese que o talude da calha do canal a ser executado encontrasse geotecnicamente estável, foi necessário realizar as verificações hidráulicas do canal. A calha do Arroio adotada foi a de seção trapezoidal, com base de 7 metros, taludes 1:1,25, estabilizados. Os parâmetros para projeto foram obtidos a partir do PDDrU- Plano Diretor de Drenagem Urbana, Bacia dos Arroios Passo das Pedras e Mangueira, de 2002, desenvolvido pelo IPH, para a Prefeitura de Porto Alegre. Os critérios de dimensionamento e seleção da solução mais adequada consideram, em geral, os parâmetros velocidade e tensão de arraste. Para tais verificações foram considerados os dados de entrada da Tabela 1. Tabela 1 Declividade longitudinal do canal 0,0014 m/m Seção trapezoidal com inclinação das margens 1:1,25 (V:H) Vazão para TR=25 anos 39,00 m³/s Vazão máxima 76,50 m³/s Velocidade 2,38 m/s Profundidade da água 3,16 m Solo do fundo: argila arenosa com areia < 50% 0,50 D50 (mm) Porcentagem de vazios 0,60 O solo predominante possui uma velocidade admissível de 0,50 m/s e a velocidade atuante é de 2,38 m/s, fato este que evidencia a necessidade da proteção superficial contra a ação do escoamento. 2. DESCRIÇÃO Na parte inferior (1/3 da altura do canal) e base do talude (Figura 1), foram utilizados colchões Reno com face argamassada, solução esta que protegeria parte do leito contra as tensões de arraste do escoamento e também facilitaria a manutenção do canal. Para o restante do talude (2/3 superior) foi adotado a aplicação de uma geomanta para controle de erosão, com posterior aplicação de vegetação rica do tipo gramínea de raiz pivotante consorciada com leguminosas de raiz pivotante de altura entre 50mm e 150mm. Os principais motivos que determinaram a utilização da geomanta como revestimento dos 2/3 superiores dos taludes do canal foram: o baixo custo do material e sua boa produtividade executiva. A geomanta por se tratar de um material com 90% de vazios, se torna um revestimento totalmente permeável, fato este que agrega algumas vantagens adicionais à solução. Com uma alta quantidade de vazios pode-se obter uma ótima integração com o meio ambiente, permitindo o crescimento da vegetação local por dentro da manta, devolvendo assim à margem natural quase todas suas características ambientais após a execução da obra, desta forma atendendo ao pedido da SMAM. Outros pontos importantes para canais de drenagem revestidos com geomantas permeáveis são, permitir que parte do escoamento seja absorvido pelo solo da base e das margens nos períodos de estiagem, e também com um contra fluxo aliviar as águas da freática da área paralela ao canal. Em um canal trapezoidal quando o escoamento alcança um elevado nível d água, pode-se concluir que o nível freático presente no solo acompanha em altura o escoamento. Porém durante o rebaixamento da lâmina d água, tem-se uma situação crítica, principalmente se observada pelo ponto de vista geotécnico, quando o escoamento é totalmente rebaixado, o nível freático do solo
também sofre um rebaixamento, porém numa velocidade inferior, visto que, a água necessita percolar entre as partículas sólidas para concluir o rebaixamento. Durante o período de estiagem o nível freático se mantêm baixo em relação aos períodos chuvosos, com a chegada de uma nova vazão sobre canal nestas situações, uma parcela do volume d água pode ser absorvido pelo próprio solo das margens revestidas com geomantas, dissipando o volume total de água a ser drenado, isto só é possível pois, a face do revestimento em geomanta não cria obstáculos significativos na interface do solo com a água. A geomanta quando integrada com o meio ambiente ajuda na ancoragem das raízes das vegetações (Figura 5), ponto este que aumenta a tensão de arraste admissível da solução. A vegetação não encontra obstáculo para se desenvolver entre os filamentos de polipropileno do revestimento, o que facilita o seu crescimento e ajuda na criação de uma proteção adicional ao material. Geomanta Figura 5. Ancoragem das raízes da vegetação propiciada pela geomanta Levando em consideração a composição acima foi possível criar um sistema para suportar a velocidade crítica estimada para o trecho de revestimento de 2.04 m/s, desde que a duração desta cheia seja inferior a 5 horas. No total foram instalados 7.150,00 m² de geomanta tridimensional de polipropileno de 16 mm, fornecidos pela empresa. A obra teve início no dia cinco de abril de 2013 e encerrou-se no dia nove de outubro do mesmo ano. No total foram considerando apenas 23 dias trabalhados para a instalação da geomanta, representando uma produtividade média de 310,00 m²/dia para uma equipe de cinco homens, ou seja, 62,00 m²/homem.dia. Seguem abaixo as principais vantagens da utilização da geomanta: Estrutura de revestimento flexível; Velocidade admissível de até 2,04 m/s; Permeabilidade; Praticidade executiva; Alta produtividade (62 m²/homem.dia) Baixo impacto ambiental; Baixo custo, enquadrando ao custo de 25% destinado à obra.
3. METODOLOGIA DE EXECUÇÃO Para execução da geomanta o primeiro passo foi realizar a limpeza do talude através da remoção de troncos, pedregulhos ou qualquer empecilho que pudesse obstruir o desenrolar da bobina do geossintético, uniformizando-o e regularizando-o. Essa limpeza foi realizada com auxílio de equipamentos pesados e com posterior afinamento manual. Na Figura 6 é possível verificar o talude regularizado e o início da execução revestimento em colchão Reno na base da calha do canal; Figura 6. Talude regularizado talude Previamente à instalação da geomanta, foi executada uma canaleta espaçada ao menos 1,0m do topo do talude com a principal função de ancorar a geomanta no talude além de ser responsável também pela drenagem superior (Figura 7). A canaleta foi executada antes do desenvolvimento da geomanta sobre o talude, com a altura e profundidade de 0,30m, e com a mesma extensão longitudinal do trecho a ser protegido. A extremidade superior da geomanta foi disposta dentro da canaleta e fixada com grampos. Após a primeira fixação do geossintético, a canaleta foi preenchida com o próprio solo que foi retirado da mesma e compactada manualmente. Figura 7. Vala de ancoragem da geomanta Depois de ancorada, a geomanta é desenrolada de cima para baixo e com transpasses de 30 cm nas extremidades dos rolos (Figura 8).
Figura 8. Aplicação da geomanta Para manter a geomanta em contato direto com o talude, foram aplicados grampos de ancoragem ao longo da margem numa taxa de 3,25 grampos/m², espaçados de acordo a Figura 9. Figura 9. Densidade de grampos de fixação Os grampos de fixação garantiram uma melhor uniformidade e contato do geossintético com o talude. Por esse critério, avalia-se que mesmo o talude estando livre de irregularidades, foi realizada uma inspeção visual no local após a aplicação da geomanta sobre o talude, verificando a necessidade da cravação adicional de grampos nos pontos que não apresentassem uma fixação adequada. A Figura 10 mostra o tipo de grampo a ser aplicado em cada trecho. Figura 10. Tipo de grampo
Para o correto desenvolvimento da vegetação sobre a geomanta é necessária a realização de um semeio sobre o material. Neste caso foi optado pela hidro-semeadura, através do jateamento das sementes na dosagem, adubação e hidratação correta, dispensando assim o solo de cobertura sobre a geomanta. Tal procedimento foi adotado por ser mais rápido que o processo de semeio tradicional, sendo sua aplicação mais indicada em grandes áreas a serem semeadas. Figura 11. Vegetação desenvolvida 4. CONCLUSÃO A obra foi concluída dentro do prazo estimado pelo cliente apresentando uma alta produtividade devido a não necessidade de mão de obra especializada e equipamentos especiais. Mesmo nos trechos com presença de lâmina d água de até 30cm, a execução foi realizada pelo mesmo método executivo descrito acima. Além dos benefícios executivos a solução em geomanta foi a proposta mais viável economicamente para a proteção das margens, enquadrando a obra nos 25% da verba destinada ao investimento. Devido ao processo de hidro-semeadura, o revestimento apresentou uma ótima integração com o meio ambiente, facilitando o desenvolvimento de vegetação no talude do canal, porém com suas raízes reforçadas pela presença do geossintético, fato este que aumentou a resistência ao escoamento da manta e devolveu a margem características ambientais similares às anteriores da obra. Pode-se concluir também que a permeabilidade do revestimento adotado no canal possibilitou um alívio das águas presentes no lençol freático para dentro do canal, ajudando desta forma na estabilidade geotécnica da margem. O canal está em pleno funcionamento cumprindo a proposta inicial de proteger as margens contra processos erosivos oriundos do escoamento e das intemperes. 5. REFERÊNCIAS Maccaferri do Brasil Ltda. (2009). Manual técnico, Revestimento de canais e cursos d água Maccaferri do Brasil Ltda. Comics de instalação Software de Engenharia Geotécnica SLIDE 6 Rocscience