MACIqO GALGAVEL DA BARRAGEM DE ENROCAMENTO DA UHE XINGO PROTECAO COM CCR EngQ Sebastiao Antonio Silva (1) EngQ Francisco Gladston Holanda l1l En9Q Oscar Machado Bandeira (2) Eng4 Alberto Jorge C. T. Cavalcanti (3) Eng Lucas Suassuna Filho (3) EngQ Ricardo J. Barbosa de Souza (3) (1) Promon Engenharia Lida. ( 1) Hidroservice Engenharia Ltda. (1) CHESF - Cia. Hidro Eletrica do Sao Francisco RESUMO No presente trabalho a apresentado o macigo galgavel incorporado a barragem da UHE Xing6, quo loi protegido com concreto compactado a rob (CCR) contra danos relacionados a um eventual galgamento. Para oxecugao desta protegao, concebeu -se o emprego do CCR, nos seguintes moldes: - Adogao do uma capa do CCR, solidaria ao enrocamento com 4, m do largura modida no sentido horizontal; - Utilizagao do um enrocamento de transigao ; numa faixa do 6,Om do largura na interface com o CCR, Para garantir a consolidagao do contato som descontinuidades; - Execugao do CCR simultaneamento com o enrocamento do macigo, com armadura de ancoragem horizontal embutida no enrocamento a assente no topo das camadas do CCR, com espagamento horizontal a vertical do 2,m; - Execugao do um aterro do vedagao a montante, envolvendo todo o enrocamento do macigo galgavel; - Execugao do um sistema de drenagem no CCR, de modo a captar proveveis percolagbes atraves do enrocamento duranto o galgamento; O CCR foi aplicado ao longo do talude da barragem no forma do degraus, ate o n/vel do galgamento. Lateralmento as proteg6es acima deste n/vel, foram feitas com concreto convencional a enrocamento, com a finalidade de confinar o enroamento. 1. HISTORICO 1.1 Descrigibo da Obra O aproveitamento da Usina Hidreletrica de Xing6 e constituido de Barragem de Enrocamento corn face de concreto a montante, corn cerca de 14m de altura; vertedouro, localizado no margem esquerda corn capacidade do escoar 33.m3/s e, no margem direita, de tomadas d'agua, muros laterais, condutos forgados, casa do forma do tipo semi-abrigada onde serf o alojadas 1 turbinas/geradores (6 no 14 etapa e 4 na 2' etapa), com potoncia instalada total de 5. MW (1 x 5 MW), Area do montagem e subesta;ho de 5 kv, conforme figura 1. 1.2 Localizacao empreendimento localiza-se no Rio Sao Francisco, a cerca de 18 km de sua f6z, entre os Estados do Alagoas e Sergipe, aproximadamente a 9 37,5' de latitude sul a 37 46' do longitude oeste, conforme mostrado na figura 2. 2. INTRODUcAO objetivo deste trabalho a apresentar os criterios de projeto e os aspectos de construgao do macimo galggvel corn protemeo em concreto compactado a rolo (CCR) adotado na barragem do UHE de Xing6. A construmao da barragem da UHE de Xing6 esti se desenvolvendo em etapas, tendo sido executadas ate XX Sominirio Necional do Grandaa Barragans 313
FIGURA 1 - ARRANJO GERAL DO EMPREENDIMENTO agora (junho/92): desvio do rio ; parts da barragern junto as ombreiras ate a el.118, (encontros); o macigo galgavel ate a el. 5, na porcao mais a jusante da barragem, fechando o canal resultante da construcao dos encontros ; a compactacao dos enrocamentos a montante do macigo galgavel ate a el. 47,. Encontrase em execuaao a complementacao da porcao mais a montante da barragem, referents aos enrocamentos e transicao ate a el. 47, e o aaeamento da porcao do jusante acima da el. 47,. A Fig. 3 ilustra o progresso da obra com a localizacao do macico galgavel no corpo da barragem. macigo galgavel foi executado ate a mesma elevacao da crista da ensecadeira de montante ( El. 5,). Essa elevacao seria suficiente para o escoamento do cheias de ate 1.5 m3/s, pelos 4 tuneis de desvio, sem galgamento. 3. CONSIDERAcOES DE PROJETO O projeto basico da barragem previa a construcao do um macigo galgavel localizado entre o eixo da barragem e a ensecadeira de jusante, que seria incorporada a barragem. Como proterao contra erosoes resultantes do galgamento, previu-se a utilizacao de enrocamento armado tanto no talude de jusante da ensecadeira de montante quanto no talude de jusante do macico galgavel. Esse macico seria executado ate a elevacao correspondente a crista da ensecadeira de montante (el. 5,). Para minimizar os estoques dos materiais rochosos resultantes das escavacoes obrigat6rias foi prevista a execuaao de parte da barragern junto a ombreira direita (encontro direito ), anteriormente ao desvio do rio, corn um estrangulamento do canal do rio. 314 XX Seminbrio Nacional do Grandes Barra9ens
FIGURA 2 - LOCALIZAcAO DO EMPREENDIMENTO Durante o projeto executivo, as reavaliacoes no planejamento da operacao dos reservatbrios a montante, elevaram a vazao maxima de galgamento, anteriormente prevista em 17.5 m3/s, para 2.5 m3/s. Em funcao disso, e tambem do major estrangulamento do canal do rio devido a liberacao da construcao dos encontros da barragem nas duas margens, a lamina d'agua maxima de galgamento foi substancialmente incrementada, aumentando o risco de danos aos taludes que seriam protegidos com enrocamento armado. Posteriormente decidiu -se optar pela desvinculacao da ensecadeira de jusante da barragem e pela execucao do macico galgavel na posicao antes destinada a ensecadeira incorporada a barragem e protegido a jusante corn concreto compactado a rolo (CC R), ate a elevacao de galgamento. Na ensecadeira de montante foi eliminado o enrocamento armado e incorporado na lateral esquerda, fora do corpo da ensecadeira, um clique fusivel sobre urn canal de 12, m de largura com piso 4, m abaixo da crista da ensecadeira. Atraves deste canal, o vazio entre a barragem e a ensecadeira seria enchido com vazao controlada ate atingir a elevacao Bas cristas da ensecadeira e do macico galgavel, sem Banos. Em seguida o galgamento propriamente dito poderia ter inicio. macico galgavel foi projetado em enrocamento com uma protecao em CCR na face de jusante. A cobertura em CCR corn 4, m de largura foi ancorada ao macico atraves de barras com 25 mm de diametro e TO m de comprimento, penetrando 5, m no enrocamento, distribuidas segundo uma malha com espacamentos horizontal e vertical de 2, m. Para a drenagem do macico foram especificados tubos de PVC com 1 mm de diametro, transpassando o CCR, distribuidos segundo uma malha de 3, m na horizontal e 2, m na vertical, da fundacao ate a el. 28., pouco acima do nivel d'agua de jusante previsto para a maxima vazao de galgamento. A montante da secao galgavel e nas suas laterais, foi prevista uma vedacao em saprolito, protegida por transicoes, corn a finalidade de minimizar infiltracoes atraves do enrocamento a montante do CCR. Outros cuidados foram tornados para minimizar os efeitos da percolacao d'agua atraves dos enrocamentos laterais ao canal de galgamento, protegendo-se as regioes onde poderiam ocorrer fluxos concentrados, no talude de jusante, corn blocos de grande diametro. No contato entre o CCR e a fundacao, foi prevista uma laje de protecao, em concreto convencional, com 3, m de largura a 1, m de espessura, ancorada a fundacao por chumbadores com 25 mm de diametro e 4, m de comprimento, espacados de 2, m longitudinal e transversalmente. A parte superior do macigo, na el. 5,, foi protegida por uma soleira, tambem em CCR, com 12, m de largura e 2,6 m de altura. Para o CCR foi especificado fck de 1, MPa aos 9 dias a compactacao em camadas de,4 m. Entre o CCR e a superficie da fundacao ja regularizada, foi especificada uma camada de selo em concreto convencional corn espessura de 5, cm. Nao foi prevista a aplicacao de concreto de selo entre as camadas sucessivas de CCR, exceto quando decorridos mais que 7 c x h entre camadas. XX Seminbrio Nacional de Grandes Barragens 315
PLANTA ESC, 1:8 EIXO DA BARRAGEM 14 14 12 6 El. 5, 1 eo 6 1.4 6 J1 1,3 CCR rzo -2, CORTE TRANSVERSAL ESC. 1 4 MACIQO GALGAVEL FIGURA 3 - LOCALIZAQAO DO MACIC;O GALGAVEL 316 XX Seminerio Nacional de Grandes Barragens
Alguns detalhes do projeto sao apresentados a seguir nas figuras 4 e 5. 6 4, FLUXO S i- 2 t (TIP.) (TIP) DRENOS Dimensoes em metro BARRA COR R IDA 25 mm BARRAS DE ANCORAOEM 25 mm C/4,m 1,3,52 (TIPI o1a CHUMBADORES ENROCAMENTO (CAMADAS DE,8 1,m) SUPERFICIE DA ROCMA _J,_a,o4 1, I CONCRETO CONVENCIONAL GALGAVEL Cl. 5, BARRAS DE ANCORAGEM 25 mm CON COMPRIMENTO OE?,m C 4, m 4 3 :1 FIGURA 4 - CORTE TRANSVERSAL 4. METODO CONSTRUTIVO 4.1 Enrocamento e aterro de vedacao macigo de enrocamento da sego galgavel foi compactado em camadas de 2,m, exceto na faixa de 6,Om adjacente ao CCR onde foram compactadas camadas alternadas de,8m e 1,2m de altura de modo a coincidir corn o espagamento das barras de ancoragem do CCR no enrocamento. Na regiao de contato corn o CCR o talude foi arrumado corn retro - escavadeira retirando -se os blocos soltos corn diametro acima de,4m. Corn essa operacao foi obtido um born contato entre CCR e o enrocamento. A compactacao dos enrocarnentos foi executada corn 4 passaclas de rolo vibrat1 rio liso CA -35D da Dynapac, de 9,2t de peso estfitico, corn a unidade de vibracao operando na faixa de amplitude alts. O aterro de saprolito fino foi compactado corn 4 pas sadas de rolo vibrat1 rio liso CA-35D em camadas de,5m, juntamente corn transicoes de rocha granitica corn Tinos corn diametro inferior a,3m. XX Seminirio Nacional de Grandes Barragens 317
IV VIIIA VIII ENCONTRO DIREITO III VIIIA 1 Vq. MACRO GALGAVEL III BARRA CORRIDA 25mm BARRAS DE ANCORAGEM 25 mm C/4, e.o^ CONCRETO COMPACTADO A ROLO (CCR) 1V:1,3H PLANTA NA EL. 44, ESC 1 2 VIIIA ENROC. ' D3 n,4 PLANTA NA EL.4, ESC 1, 2 FIGURA 5 - DETALHES JUNTO AOS ENCONTROS Detalhes construtivos dos enrocamentos e aterro do vedal ao podem ser visualizados nas fotos 1 e 2. 4.2 Execugi o do CCR CCR foi preparado numa central misturadora do tipo "Pug-Mill" e transportado at6 o local de aplicalao na barragem em caminhoes basculantes. CCR foi executado com 4,Om de largura, em degraus de,4m de espelho a,52m do piso, resultando num talude equivalente final de 1 V : 1.3 H. A altura dos degraus foi controlada atrav6s de formas fixadas no pr6prio CCR.. O volume de CCR aplicado foi da ordem de 44. m3. Logo ap6s o espalhamento do CCR com trator D4 a compactacao, onde praticavel, foi realizada com 5 passadas ( ida e volta ) de rolo vibrat6rio liso CA -35D, da Dynapac, com a unidade do vibracao operando na faixa de amplitude baixa. Junto as formas o CCR foi colocado e compactado com equipamentos manuals, com o ob- 318 XX SeminArio Nacional de Grandee Barragens
jetivo de se obter um melhor acabamento da face externa. A compactacao nessa regiao foi executada, em geral, com placa vibratbria CM-13 da Dynapac. Em todo o contato do CCR com a rocha das ombreiras do leito do rio foi aplicado concreto convencional, com pequena espessura (aprox. 3 cm). Lateralmente, acima do nivol de galgamento, as proteg6es foram feitas com enrocamento e concreto convencional com a finalidade de confinar o escoamento. As fotos 3 a 6 ilustram detalhes da protecao com CCR. 5. CONTROLE DE QUALIDADE Nas figuras 6 e 7 sao apresentadas algumas caracteristicas dos materiais constituintes do macigo galgavel. 5.1 GranuIometria dos Enrocamenlos Os enrocamentos (Zonas III e IV) foram obtidos diretamente das escavag6es obrigatbrias ou de pilhas de estoque previamente selecionadas, de modo a satisfazer as faixas granulometricas especificadas no projeto. As transig6es (Zona VIII-A) foram obtidas da parte superficial das escavacaes a fogo, onde a ocorrencia de lentes de saprolito, intercaladas com rocha sa, era frequente. aterro de saprolito fino para o selo de impermeabilizacso (Zona VI I I) foi obtido diretamente de areas de emprastimo. 5.3 Propriedades do CCR As propriedades caracteristicas do CCR, controladas durante a execucao do macigo galgavel, apresentaram os seguintes valores medios: Teor de umidade - 7,6% Grau de compactacao - 1,8% Massa especifica "in situ" - 2,47 Um3 Resistencia a compressao Axial Aos 28 dias 11,7 MPa (min 1,2 MPa) Aos 9 dias 14,4 MPa (min 12,2 MPa) 5.4 Cura do CCR Foi adotado um sistema de cura por aspersao continua de Agua das supo icioc oxpostac do CCR, prolongando-se o tratamento ate a idade do no minimo 6 dias das camadas Iangad as. 6. AGRADECIMENTOS Os autores agradecem a CHESF - Companhia Hidro Elatrica do Sao Francisco, a Promon Engenharia Ltda. e d Hidroservice Engenharia Ltda., o apoio e a colaboracao, que possibilitaram a realizacso Besse trabalho. 5.2 Composicao das Misturas de CCR Foram adotados os seguintes tragos. MATERIAL ABAIXO DA ACIMA DA CAMADA 11 CAMADA 11 (PRIMEIROS 4M) (ULTIMOS 15M) BRITA I (4MAX-19mm) 592 Kg 369 Kg BRITA 2 (OMAX.38mm) 41 Kg 413 Kg BRITA 3 (OMAX.64mm) 362 Kg 594 Kg AREA SILTOSA 42 Kg 241 Kg AREIA NAT. (MEDIA A. GROSSA) 42 Kg AREIA ARTIFI- C IAL 57 Kg CIMENTO 1 Kg 1 Kg POZOLANA 3 Kg 3 Kg AGUA 13 L 125 L XX Seminirio Nacional de Grandes Barragens 319
I 1 PENEIRAS IASTU) 1 4 3/8n V2" 3/4 1 11/1Y 3" 9 1 e TO 6 ATERRO_ DE VEDA AO / J T RA NNSIcAO. Z O N AVIIIA _ fl t / f ^ 1 t 2 3 W 5 D 4 3 'o, CC ^ o t 2 1 1 1 o o, o ENROCAMENTO oe - - - -., - - 8 9,1 2 3 T5 6 '1 9,1 SILTE 2 3 4 5 6789 2 3 4 56789 2 3 4 96789 2 3 4 S6 789 1 1 1 1 DIAMETRO DOS GRADS (mm) AREIA F A M PEDREGULHO CASCALHO GRANULOMETRIA DOS MATERIAIS PRINCIPALS MATACAO ATERRO DE VEDAPAO GRAU DE COMPACTAcA DESVIO DE UMIDADE TOPO 243 X 12,4!2,12 BASE N 239 X 99, r 2,26 R X 9 6-. ae 7 a a J- N 244 X,31!,6 i 9 8 7 65 6 2 BA 1,tV- - - T 5 u a OS Q z 3`^ 2 IK 4C 5 SD 2 1 94,5 96,5 1,5 12,5 14,5 16,5 n -1,7-1,2 -,7,2 4,7 1,2 1,7 2,2 GRAU DE COMPACTAcAO (%) DESV1O DE UMIDADE (%) FIGURA 6 - GRANULOMETRIA DOS MATERIAIS E TRATAMENTO ESTATISTICO DE DADOS DE CAMPO RELATIVOS AO ATERRO DE VEDAcAO 32 XX Seminirio Nacional de Grandes Barragens
5 N 18 TEOR DE UMIDADE (CCR) 1 X 7, 6 9 a C t,75 8-7< 4 63 d_ z 2 541 4 4 z 3 3 wa: 1 2 U. 1 5, 6, 7, 8, 9, UMIDADE (%) N 18 MASSA ES PECIFICA "1 N S ITU (CCR) 1 2,47 C ±,6 7 5 N 18 232 2.35 2.38 2 41 2.44 2.47 2-2.. MASSA ESPECIFICA (t/m3) GRAU DE COMPACTACAO (CCR) 71 X 1,8 d! 2,43 9 4 I 8 7 4 5 4 1 1 - - j 95.5 96.5 97.5 985 99.5 1 8 1 15 1 29 1 35 14.5 1 GRAU DE COMPACTAcAO (%) FIGURA 7 - CCR - TRATAMENTO ESTATISTICO DOS DADOS DE CAMPO XX Seminerio Nacional de Grandes Barragens 321
FOTO 1 - DETALHE DO ATERRO DA VEDACAO FOTO 2 - DETALHE DO ATERRO DE VEDACAO E DA ARMADURA DE ANCORAGEM DO CCR 322 XX Semingrio Nacional de Grandes Barragens
FOTO 3 - DETALHE DA FORMA E SUPERFICIE DO CCR ACABADA EM DEGRAUS EM CCR FOTO 4 - DETALHE DA FIXACAO DA FORMA XX Seminnrio Nacional de Grandes Barra ens 323
FOTO 5 - DETALHE DO CONTATO DO ENROCAMENTO COM CCR FOTO 6 - DETALHE DA COMPACTACAO DO CCR. JUNTO A FORMA - OBSERVAR A PLACA VIBRATOR IA CM-13. 324 XX Seminario Nacional de Grandes Barragens