ARTIGO ORIGINAL
SILVEIRA, Natiele Coelho Brito [1], FREIRE, Beatriz Dutra [2], LIMA, Livia Ramos [3], SANTOS, Jaziel Oliveira Silva dos [4]
SILVEIRA, Natiele Coelho Brito. Et al. Execução de um dreno de pé para contenção de surgência de água – Anomalia detectada em uma barragem de terra em Maiquinique – BA. Revista Científica Multidisciplinar Núcleo do Conhecimento. Ano 05, Ed. 11, Vol. 15, pp. 71-94. Novembro de 2020. ISSN: 2448-0959, Link de acesso: https://www.nucleodoconhecimento.com.br/engenharia-civil/execucao
RESUMO
Por se tratarem de estruturas que geralmente acomodam um grande volume de material, as barragens de terra necessitam de um acompanhamento constante para que, caso seja notada alguma alteração atípica na mesma, as devidas providências sejam tomadas, evitando uma possível catástrofe. No caso específico da barragem tratada neste artigo, situada no município de Maiquinique no estado da Bahia, denominada Barragem 02, os engenheiros responsáveis pela estrutura notaram uma anomalia que fazia com que a água presente no interior do reservatório surgisse no maciço da barragem, em lugares não previstos em projeto. Após serem feitas análises no local em que foi notada essa surgência de água, tomou-se a decisão de implantar um dreno de pé no talude em que foi detectada a anomalia, visando a contenção da mesma. A proposta deste artigo é mostrar o processo executivo do dreno realizado na barragem e analisar se a solução tomada pela equipe responsável foi a mais adequada para o caso em questão. Posterior a inspeção regular no local durante oito meses, após a implementação do dreno, percebeu-se que a anomalia foi totalmente contida, atendendo assim as normas de segurança da barragem.
Palavras-chave: Barragem de terra, dreno de pé, surgência.
1. INTRODUÇÃO
As barragens de rejeito são estruturas construídas para o depósito de resíduos e água provenientes do beneficiamento do minério. Ao se extrair o material, é necessário fazer a separação do minério e da rocha. O rejeito é o material que sobra a partir dessa separação, ele é depositado na barragem em forma de polpa. De acordo a deposição do rejeito na barragem, a parte sólida vai se acomodando no fundo e a água é decantada na parte superior, sendo drenada e tratada. Parte dessa água é reutilizada no processo de mineração e o restante é devolvido ao meio ambiente (SAMARCO, 2016).
Por ser uma estrutura complexa e que comporta um grande volume de material, existem diversos tipos de anomalias que podem causar instabilidade e risco à ruptura de uma barragem. A ocorrência de ruptura de uma barragem apresenta impactos catastróficos, tanto para o meio ambiente, quanto para a vida humana. Por isso, é indispensável o monitoramento regular dessa estrutura, pois cada alteração notória da mesma, se não houver os devidos cuidados, pode acarretar em danos irreversíveis (ANA, 2016).
Neste trabalho será abordada a surgência de água que foi detectada em uma barragem de rejeito de minério localizada na zona rural do município de Maiquinique – BA. A barragem analisada é denominada de Barragem 02, nela são depositados rejeitos provenientes da exploração e beneficiamento de grafite.
Para se controlar a percolação no corpo da barragem ou na sua fundação existem algumas soluções, tais como filtros e drenos. Para o caso da Barragem 02, a solução encontrada pelos engenheiros responsáveis foi a utilização de um dreno de pé, executado no segundo talude da barragem, onde foi detectada a surgência de água. O dreno trata-se de um caminho facilitado para a passagem da água, feito com material de granulometria selecionada que permita o movimento direto apenas da água, impedindo a passagem do material do maciço da barragem.
1.1 DELIMITAÇÃO DO TEMA E PROBLEMA DE PESQUISA
No presente trabalho será mostrado o processo executivo de um dreno de pé que foi realizado na Barragem 02 utilizando materiais geossintéticos a fim de drenar a água que percola pelo maciço da barragem para fora da estrutura. Com este trabalho, é proposto o estudo das possíveis soluções que poderiam ter sido realizadas e comparar se o método utilizado foi a melhor opção para o caso específico.
1.2 JUSTIFICATIVA
Por ser uma anomalia que afeta diretamente a estabilidade de uma barragem, é imprescindível que ao se detectar uma surgência de água haja o monitoramento continuo da mesma, de modo que, havendo variação nas condições das anomalias, medidas sejam executadas em tempo hábil antes que haja o comprometimento da estrutura, conforme a Portaria do DNPM nº 70.389, de maio de 2017.
A partir do monitoramento da surgência, é importante que os responsáveis técnicos analisem as soluções cabíveis a serem adotadas a fim de conter e impedir que ela cause maiores danos à estrutura. No caso em questão, os responsáveis optaram pela utilização de materiais geossintéticos para a execução do dreno pois, segundo Barbosa (2016), esse tipo de material aplicado em sistemas de drenagem e filtração tende a transcorrer a máxima vazão do fluido percolado pela barragem sem que ocorra movimento de partículas do solo.
Nesse contexto, faz-se necessária a análise da execução do dreno feito na Barragem 02 a fim de concluir se a alternativa escolhida pelos técnicos responsáveis e a escolha dos materiais utilizados para a execução do dreno foi a melhor opção para este caso.
2. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
2.1 BARRAGEM DE TERRA
As barragens de terra são construções imensamente comuns em todo o mundo, desde o início das civilizações esse tipo de estrutura esteve presente com o intuito de acumular água para os períodos de seca. Nos dias atuais, as barragens de terra continuam sendo bastante utilizadas tanto para represar água como também para outras finalidades, tais como contenção de rejeitos. Esse tipo de estrutura é essencialmente constituído por solo e são divididas em dois tipos, homogênea e zoneada. As barragens com terra homogênea (Figura 1) são edificadas por meio da utilização de um único tipo de solo, normalmente é utilizado o material do próprio local em que será feita a barragem. As de terra zoneada (Figura 2) são construídas com mais de um tipo de material, elas são compostas por um núcleo de material impermeável envolto em zonas de materiais considerados mais permeáveis, essas zonas são constituídas por areia, cascalho ou fragmento de rocha, ou uma mistura desses materiais. (MARANGON, 2004).
Figura 1 – Seção típica de uma barragem de terra homogênea. Barragem de Ponte Nova, SP.
Figura 2 – Seção típica de uma barragem de terra zoneada. Barragem de Três Marias, MG – seção no leito do rio.
2.2 COMPONENTES ESTRUTURAIS DE UMA BARRAGEM
Vários autores definem os componentes estruturais de uma barragem, segundo Pinheiro (2019), esses elementos podem ser resumidos e definidos como apresentado no Quadro 1.
Quadro 1 – Componentes estruturais de uma barragem
| Componente | Definição |
| Barramento | Principal componente de retenção, pode ser composto de diferentes técnicas construtivas |
| Crista | Parte superior da barragem, sua largura é determinada pelo nível de tráfego sobre ela, não podendo ser inferior a 3 metros. |
| Borda Livre | Distância vertical entre a crista da barragem e o nível de água do reservatório. |
| Taludes de Montante e de Jusante | O talude de montante é a parte do maciço que fica diretamente em contato com a água do reservatório, o que vai exigir considerações especiais na fase de projeto, no cálculo de estabilidade e cuidados para sua manutenção. O talude de jusante é o lado oposto ao de montante. |
| Ombreiras ou Encontros | São pontos de contato entre a barragem e o terreno natural, esses pontos costumam ser mais sensíveis em termos de resistência a ações erosivas. |
| Vertedouro ou extravasor | São estruturas hidráulicas que servem para controlar o nível do reservatório, permitindo o fluxo de água de montante para jusante. Podendo ser utilizado nas operações normais de descarga ou ainda para controle de cheias. |
| Fundação | É a base na qual a barragem se apoiará e para qual devem ser estudados os efeitos das forças aplicadas sobre a barragem. |
FONTE: Pinheiro (2019)
2.3 ANOMALIAS EM BARRAGEM DE TERRA
A Resolução ANA 742/2011 define anomalia como sendo “qualquer deficiência, irregularidade, anormalidade ou deformação que possa vir a afetar a segurança da barragem, tanto a curto como a longo prazo”. Portanto, a anomalia se dá quando é detectado qualquer comportamento anormal na estrutura, alertando para a necessidade de uma ação ágil para que a mesma retorne ao seu estado natural o mais rápido possível.
Segundo Cardia e Kupermann (2019),
As barragens têm que ser estruturas estáveis e estanques, ou pelo menos permeáveis até o possível. As principais deteriorações estão ligadas a esses dois aspectos, de maneira geral. Algumas anomalias podem acometer, também, o funcionamento de determinadas estruturas adjacentes, como vertedouros e condutos.
2.3.1 RECALQUES, FISSURAS E TRINCAS
De acordo Cardia e Kupermann (2019), como a barragem de terra é uma estrutura construída a partir do depósito e compactação de materiais terrosos em camadas, ela possui uma característica que, ao longo do tempo, as partículas desses materiais vão se acomodando, gerando assim uma movimentação no maciço, normalmente de maneira vertical. Esse tipo de movimentação é considerado normal até certo ponto, o qual deverá ser previsto em estudos na fase de projeto. A partir disso, podem ocorrer deslocamentos de camadas ou em encontros de estruturas e materiais diferentes, podendo acarretar perigo para a segurança da barragem.
Os recalques na estrutura podem resultar em problemas caso essa depressão da crista seja muito exagerada, principalmente em trecho localizado, representando uma perda de borda livre. Esse tipo de problema pode causar trincas ou fissuras na barragem, possibilitando que haja infiltração de água e outros agentes, podendo levar a barragem até o seu rompimento. (CARDIA E KUPERMANN, 2019).
2.3.2 EROSÃO
Considera-se uma erosão quando determinado fluido (geralmente água ou ar) estiver provocando carreamento de partículas do material do barramento (nas fundações, no corpo do aterro ou nos sistemas de proteção e superfície do talude). Trata-se de uma ação física de caráter mecânico. (CARDIA E KUPERMANN, 2019).
Segundo Pena (2020),
As erosões possuem vários estágios, dependendo do nível de profundidade e da gravidade de sua ocorrência. Geralmente, elas se iniciam com o processo de lavagem superficial dos solos, também chamado de lixiviação ou erosão laminar; depois, elas se intensificam com o processo de ação das chuvas e dos ventos, surgindo alguns buracos e “linhas” marcadas sobre a terra, as erosões em sulcos ou sulcos erosivos.
Quando os agentes modeladores continuam atuando na intensificação desse processo, ocorre a formação de ravinas (erosões mais profundas) e voçorocas (quando a erosão atinge o lençol freático ou é extremamente profunda).
2.3.3 SURGÊNCIA
Segundo Cardia e Kupermann (2019), a surgência de água ocorre quando a água que percola pela estrutura da barragem surge na superfície em lugares não previstos em projeto. Essa anomalia pode ser consequência do entupimento dos drenos da barragem ou de falhas no projeto ou na sua construção. Essa percolação de forma descontrolada pode provocar uma erosão interna (Figura 3) na barragem, ou também, aumentar as poropressões e saturação do maciço e da fundação, gerando perda de resistência.
Figura 3 – Problemas de percolação
De acordo com o Guia de Orientação e Formulários para Inspeções de Segurança de Barragem (2016), a percolação no corpo da barragem e na sua fundação pode ser controlada através de filtros e drenos internos (verticais ou inclinados), que interceptam e descarregam o fluxo de água com segurança; tapete horizontal; e dreno de pé. O Guia citado anteriormente recomenda que, ao ser detectada a surgência, durante a inspeção seja feita:
- Localização os pontos de surgência;
- Medição as vazões e a turbidez da água;
- Registro da ocorrência de precipitação recente, que possa afetar a medição e a turbidez da água;
- Anotação do nível de água do reservatório no momento da medição da vazão;
- Observância se o reservatório é a fonte da percolação, pois o aumento da vazão com o nível do reservatório estabilizado é preocupante.
Caso haja a fuga de material, é indicado que:
- Verifique a granulometria do material carreado;
- A vazão seja medida.
2.4 DISPOSITIVOS DE DRENAGEM
De acordo com Ana (2017), “as barragens de aterro podem ser divididas em terra, com seção homogênea ou mista; terra-enrocamento, com uma vedação de solo e espaldares de enrocamento situados a montante e a jusante do núcleo; enrocamento, com órgão de vedação no talude de montante.
Segundo Cruz (2004), para que uma barragem seja satisfatoriamente funcional, ela deve seguir alguns pré-requisitos. Dentre eles um dos mais importantes é a estanqueidade, que nada mais é do que a capacidade de não deixar entrar ou sair qualquer conteúdo, ou seja, uma estrutura completamente vedada e sem vazamentos.
Silva (2016) relatam que, além de todas essas precauções iniciais, devem ser seguidas recomendações no projeto de sistemas de drenagem interno de barragens. Começando pelo dreno vertical, onde o mesmo deve percorrer toda a barragem, passando pelo nível d’água máximo do reservatório. Os drenos são variáveis para cada tipo de barragem. Por exemplo, os verticais são mais eficientes em barragens de, no máximo, trinta metros. Já para as que ultrapassam esse limite, é recomendado o uso de drenos inclinados. Cada dreno terá sua espessura a variar do tipo de método construtivo adotado, visando maior custo-benefício. Porém, é de importante observação que essa espessura não seja menor que 0,6m, para que seja possível evitar falhas durante o processo. Já os horizontais, por questões econômicas, são recomendados que sua espessura não ultrapassasse os 2,0m. Em casos excepcionais, onde as vazões são maiores, o uso do dreno recomendado passa a ser o sanduíche, que por sua vez, tem espessura mínima de 0,25m.
Silva (2016) ainda dizem também que, mesmo com todas essas recomendações, é preciso evidenciar as demais dimensões pré-estabelecidas, como as do dreno de saída ou pé, trincheiras drenantes e dos furos de drenagem. Todos esses valores irão depender do material utilizado para execução de projeto e do método escolhido.
Para Silva (2016), o sistema de drenagem de cada barragem barragens (Figura 4) geralmente é constituído por areia e brita. Porém, esse método convencional não é mais o único a ser utilizado. Hoje em dia, pesquisas são feitas a fim de encontrar novas metodologias para substituição desse sistema. Uma delas consiste na implementação de geossintéticos. Essa novidade passou a ganhar espaço devido a facilidade que o geossintético traz devido ao seu transporte mais eficiente, sendo também passível de adaptações específicas de cada projeto.
Para cada tipo de barragem, existe um modo de drenagem específico. Segundo ANA (2017)
Os filtros, drenos e transições a serem construídos com materiais granulares (em alguns casos particulares e, sobretudo como transição, poderão utilizar geotêxtis em substituição de materiais granulares) desempenham papel fundamental nas barragens de aterro, pois controlam os escoamentos, através do corpo da barragem e da sua fundação, sendo essencial que conduzam os fluxos afluentes sem afogamento e que retenham os materiais adjacentes, evitando erosões internas.
De acordo com Ferreira (2017), sempre que houver a necessidade de passar de um material fino para um maior, deve-se fazer uma transição. Essa transição deve ser feita com materiais que possuam uma granulometria intermediária. Como o nome sugere, a transição tem a função de evitar que os materiais finos percolem pelos de maior diâmetro. Contudo, cada material deve funcionar de forma que haja a filtragem do outro, impedindo essa transposição de partículas.
Figura 4 – Elementos de drenagem de uma barragem de terra
2.4.1 FILTRO VERTICAL
Segundo Ferreira (2017), os filtros em chaminé podem ser verticais ou inclinados. Como dito anteriormente, essa escolha varia de acordo com as necessidades de projeto, bem como sua espessura. Já sua altura, irá coincidir com a do nível d’água no reservatório, podendo também ser definida a depender do projeto, porém, somente capaz de ser menor.
Ferreira (2017), diz que “Os filtros devem ser construídos com areia de granulometria previamente estabelecida, a qual deve ser devidamente compactada durante a execução”.
Segundo Gaioto (2003) citado por Ferreira (2017)
O filtro em chaminé geralmente é construído com areia grossa, aluvionar, isenta de finos. Especifica-se uma porcentagem máxima de 5%, em peso, passando na peneira #200, para que o material não apresente coesão, evitando-se assim a propagação de trincas de tração dentro do filtro, eventualmente desenvolvidas no interior do aterro. Este material deve satisfazer, simultaneamente, aos dois requisitos de filtragem e drenagem da água percolada através da barragem, ou seja, os seus vazios devem ser suficientemente pequenos, para evitar que as partículas do aterro sejam carreadas através deles e suficientemente grandes, para proporcionar permeabilidade adequada para o escoamento da água, evitando o desenvolvimento de elevadas forças de percolação e de pressões hidrostáticas.
2.4.2 FILTRO HORIZONTAL OU TAPETE DRENANTE
Seguindo o trajeto, a água recebida, tanto pelo filtro chaminé, quanto pela fundação, é conduzida para o pé de jusante da barragem. Essa condução é feita através do filtro horizontal.
De acordo com Gaioto (2003) citado por Ferreira (2017),
É necessário que, no dimensionamento dos tapetes drenantes, se trabalhe com coeficientes de segurança ainda maiores que os adotados no projeto dos filtros em chaminé, principalmente levando-se em conta que, no caso de um funcionamento deficiente do filtro em chaminé, o tapete drenante funciona como defesa adicional; por outro lado, no caso de um mau funcionamento do tapete drenante, o filtro chaminé resultará inoperante. Para evitar subpressões elevadas na barragem e manter não saturada a zona de jusante, os tapetes drenantes devem trabalhar com a menor carga hidráulica possível, ou seja, com gradiente hidráulico muito baixo. Por este motivo, se ele for construído com o mesmo material do filtro em chaminé, deverá apresentar uma espessura excessivamente grande. Para diminuir esta espessura, utiliza-se o chamado filtro sanduíche, com a introdução de uma ou mais camadas internas de materiais drenantes, de maior permeabilidade.
2.4.3 DRENO HORIZONTAL
Segundo Rosa (1983), o dreno horizontal deve atender três condições:
1- graduação de materiais, tal que impeça os mais finos, do maciço de jusante (acima dele) e da fundação (caso dela ser em solo), de serem carreados provocando a erosão interna (pipping); 2- capacidade suficiente para absorver e transportar todas as águas provenientes do dreno vertical e fundação; 3- permeabilidade suficiente, para que as águas da fundação percolem livremente, sem provocar altas pressões de baixo para cima no aterro de jusante.
De acordo com Silva (2016), esses drenos servem para conter o fluxo d’água e para que ele exerça sua função de forma satisfatória é necessário que seja contínuo, revestindo toda área da fundação e ombreiras.
2.4.4 DRENO VERTICAL
Segundo Ferreira (2017), o dreno de pé capta as águas que passam pelo filtro em chaminé e do tapete drenante, até o pé de jusante. Chegando lá, ele as devolve ao rio. Devido às grandes vazões, esses drenos podem ser constituídos por rochas, a fim de suportar todos esses esforços.
De acordo com Cruz (1983),
É recomendável à norma de construção de drenos situados no pé de jusante das barragens de terra. Juntamente com os tapetes drenantes, desempenham o papel de coletores de águas freáticas, conduzindo-as ao leito do rio. Deverão ser utilizadas tubulações furadas, com diâmetro interno mínimo de 0,15m. Dimensionados de acordo com a área a ser drenada, os drenos aumentam progressivamente da seção até o coletor de condução das águas ou leito do rio. O dreno deve ser colocado numa vala de profundidade mínima de 1m, com enchimento de material de filtro para evitar o carregamento dos materiais do maciço e/ou fundação.
2.4.5 POÇOS DE ALIVIO
Os poços de alívio são sistemas de drenagem abertos no terreno, utilizados em fundação permeável que tem função de diminuir a pressão d’água causada pela percolação. Segundo Gaioto (2003) citado por Ferreira (2017),
Os poços de alívio devem ser executados em uma só linha e com espaçamento médio de 3,0 m, com uma profundidade definida de acordo com as condições da fundação da barragem. Geralmente são construídos sob o dreno de pé, mas podem ser construídos à montante deste, até a base do filtro em chaminé. Também podem ser construídos à jusante da barragem, quando são detectadas subpressões excessivas durante o enchimento do reservatório.
Bureau (2002), para construção de pequenas barragens, diz que, “Quando as fundações permeáveis são cobertas por uma camada impermeável de espessura tal que se torna tecnicamente desaconselhável o uso de valas drenantes, recomenda-se a construção de poços de alívio”.
2.4.6 TRINCHEIRA DRENANTE
Gaioto (2003) enfatiza que a trincheira drenante tem a função de reduzir a vazão d’água através de camadas permeáveis mais superficiais da fundação. Seu uso é fundamental quando não há uma impermeabilização adequada que possibilite que a água chegue ao dreno de pé.
Bureau (2002), para construção de pequenas barragens, diz:
No caso de fundações permeáveis cobertas com uma camada de aluvião impermeável, que é de ocorrência frequente, representa uma boa norma escavar a faixa impermeável, construindo-se, assim, uma vala drenante ao longo do pé do talude. O enchimento deverá seguir os critérios de filtros. Esta vala deverá conter um dreno de pé.
2.4.7 GALERIAS DE DRENAGEM
Segundo Gaioto (2003), essas galerias servem para possibilitar a execução/manutenção de alguns serviços durante a construção da barragem e após a sua finalização. Porém, sua existência deve acontecer somente em casos onde a barragem apresenta alguma tendência a subpressão, que vá influenciar na vida útil da mesma. A galeria não é recomendada para todo e qualquer tipo de estrutura por conta do seu alto custo de execução. Logo, há casos em que sua construção não se faz importante.
2.5 SISTEMA DE DRENAGEM DA FUNDAÇÃO
Para ANA (2017), na fundação, o sistema de drenagem é mais particular. Como as subpressões são maiores, é necessária a utilização de tapetes drenantes sub-horizontais do maciço para conter esses esforços. Assim como funciona para os demais dispositivos, na fundação as espessuras e dimensões vão depender do nível de vazão, onde, através dela, também será definida a quantidade e a forma com que as camadas drenantes serão distribuídas, tendo como maior ou igual a 10 o coeficiente de segurança.
2.6 MATERIAIS GEOSSINTÉTICOS
Segundo site oficial da IGS Brasil (International Geosynthetics Society),
Geossintéticos são produtos industrializados com pelo menos um de seus componentes fabricado com polímero sintético ou natural. Apresentam-se na forma de manta, tira, ou estrutura tridimensional, e são utilizados em contato com o solo ou com outros materiais em aplicações da engenharia civil, geotécnica, pavimentação e ambiental.
Devido às suas variáveis formas e adaptações, os geossintéticos ficaram famosos pela capacidade de atendimento a projetos específicos, podendo atender a todas as demandas individualmente. Além da alta qualidade na fabricação, esse método é capaz de implementar materiais com alta resistência a grandes solicitações, sendo elas mecânicas ou hidráulicas. Uma das vantagens que têm chamado atenção no meio construtivo é o seu baixo custo, tanto por degradar menos o meio ambiente, quanto pela rapidez na execução, diferentemente dos demais (Informações retiradas do site da IGS, acessado em 2020).
Figura 5 – Materiais Geossintéticos
3. PROCEDIMENTOS METODOLÓGICOS
Para a confecção deste artigo, houve uma série de estudos e pesquisas teóricas a fim de esclarecer aos leitores a respeito do que é uma barragem de terra e como ela se comporta, formando um embasamento teórico para, posteriormente, inserir o estudo sobre as anomalias que podem ocorrer nesse tipo de estrutura. No artigo em questão, é abordada a surgência de água, suas possíveis causas e como é dado o procedimento de contenção da mesma.
Foi feita uma análise em relação ao surgimento da anomalia através de gráficos e imagens cedidas pela empresa e, posteriormente, o acompanhamento em campo da execução do dreno de pé, ocorrido em fevereiro de 2020. Após a implementação do sistema drenante à barragem, houve o monitoramento constante do mesmo, através de inspeções regulares no local durante oito meses após a sua execução, até a finalização deste artigo.
4. RESULDADOS E DISCUSSÕES
4.1 DESCRIÇÃO GERAL DA BARRAGEM
De acordo com dados fornecidos pela Empresa Samaca Ferros LTDA, o projeto executivo das obras iniciais da Barragem 02 (Figura 6) foi desenvolvido em setembro de 2004 após serem feitas análises geológicas e geotécnicas de campo e de laboratório. Foram realizadas escavações no local a fim de remover os materiais menos resistentes e mais permeáveis da base do reservatório, essas escavações serviram também para a formação geométrica do local. Uma parte desse material escavado (solo silto-argiloso) foi utilizado na execução do dique inicial e a partir dessa superfície escavada, foram executados drenos lineares de areia, com coletores inferiores de brita e tubo drenante que desaguam nas canaletas periféricas de drenagem superficial.
Figura 6 – Barragem 02
O dique inicial foi executado com solo compactado, com crista na cota 256m, altura máxima de 20m e largura da crista de 6m. O material da construção da barragem foi obtido na própria área do reservatório. A área escavada foi escarificada na sua camada superior com 0,30 m de espessura e compactada visando constituir uma camada impermeável para reduzir o fluxo de água para o terreno de fundação.
A partir dessa superfície compactada foram executados drenos radiais, associados a outros periféricos, com caminhamento pelo pé montante do dique inicial, cruzando o dique em determinadas posições. A finalidade desses drenos era auxiliar no rebaixamento do nível d’água do depósito de rejeitos e facilitar a drenagem da praia de rejeitos.
O sistema extravasor original, composto por uma tulipa (Figura 7) conectada ao tubo implantado no terreno de fundação do reservatório e o canal vertedouro (Figura 8), foi dimensionado com base em estudos hidrológicos e hidráulicos, sendo capaz de verter vazões para chuvas com tempo de retorno de mil anos, o sistema foi projetado e construído visando suportar cheias de até 56,60 m³/s.
Figura 7 – Tulipa da Barragem 02
Figura 8 – Vertedouro
De acordo com dados fornecidos pela Empresa Samaca Ferros LTDA, a barragem possui os seguintes parâmetros, apresentados no Quadro 2, a seguir:
Quadro 2 – Parâmetros da Barragem 02
| Dado | Especificação |
| Coordenadas do eixo | 15º46’43,8” S e 40º19’6,6” W |
| Área de drenagem | 5,60km² |
| Elevação do NA normal | 261,00m |
| Elevação da crista da barragem | 264,00m. |
| Altura máxima da crista da barragem | 19,00m |
| Comprimento da crista da barragem | 354,00m |
| Largura da crista da barragem | 6,00m |
| Largura da base da barragem | 65,00m |
| Volume de aterro compactado | 222.000m³ |
| Volume do reservatório | 1.438.806,00m³ |
| Comprimento total do vertedor canal trapezoidal revestido com concreto | 15,00m |
| Largura da base maior do vertedor canal trapezoidal revestido com concreto | 11,00m |
| Largura da base menor do vertedor canal trapezoidal revestido com concreto | 5,00m |
| Vazão de projeto | Milenar |
FONTE: Empresa Samaca Ferros LTDA (2020)
4.2 MONITORAMENTO DA SURGÊNCIA
Quando a surgência de água foi detectada na Barragem 02 (Figura 9), foram instalados 03 tubos de PVC (Figura 10) com 150mm de diâmetro para escoar e medir a vazão no pé do talude intermediário, onde existia a surgência. Posteriormente, foi instalado um 4º tubo, visando melhorar o escoamento das águas, principalmente superficiais. O mesmo só apresentou vazão para medição em dois dias chuvosos. As leituras eram feitas duas vezes ao dia, de manhã e à tarde, pelos responsáveis pela operação e manutenção da estrutura. Durante a vistoria, foram coletados os dados entre os dias 26/09/2019 a 28/10/2019, havendo uma diminuição considerável da vazão das surgências, demonstrado no gráfico abaixo:
Gráfico 1: Monitoramento de surgência – Barragem 02.
Os pontos de pico que destoam da tendência dos demais equivalem a dois dias chuvosos na região, sendo cuidadosamente desconsiderados para análise comportamental da anomalia, uma vez que possuem interferências externas nos seus valores e, consequentemente, divergências em relação ao esperado.
Figura 9 – Identificação da Surgência
Figura 10 – Medição das vazões dos tubos implantados após a detecção da surgência
4.3 EXECUÇÃO DO DRENO DE PÉ
Como os tubos adicionados para o escoamento da água que percolava pelo maciço da barragem não foram o suficientes para conter totalmente a surgência, a equipe de engenheiros responsáveis pela Barragem 02 optou pela execução de um dreno de pé no talude onde a mesma foi detectada (Figura 11), a fim de conter totalmente a anomalia.
Para a execução do dreno, foi aberta uma vala longitudinal com 1,50 m de largura e aproximadamente 1,00 m de profundidade na sua parte mais rasa, a vala foi executada com uma inclinação de 2%, ela foi envolta por uma manta geotêxtil, muito utilizada em processos de drenagem, essa manta tem como função a filtragem da água evitando o entupimento do dreno (GEOFOCO, 2015). Após a aplicação da manta, o canal foi preenchido com brita graduada para facilitar o curso da água e foi adicionado um tubo geotêxtil de 100mm em meio a brita, o tubo possui perfurações ao longo de seu corpo, facilitando a entrada da água que percola por todos os lados, esse sistema é ligado à um tubo de 800mm que leva toda a água captada pelo sistema drenante para fora da barragem. O dreno foi feito em três seções, com aproximadamente 50m de comprimento linear em cada uma delas, cada seção é direcionada para um tubo de 800mm específico e essa leitura de vazão é feita separadamente.
Figura 11 – Execução do dreno na Barragem 02
O acompanhamento das vazões dos tubos é feito diariamente, pela manhã e pela tarde, utilizando uma proveta graduada e um cronômetro. Os valores coletados são minuciosamente analisados para, caso haja uma discrepância de valores, a equipe responsável possa tomar as devidas providências o mais rápido possível. Após analisar as fichas de acompanhamento da anomalia referente aos meses de agosto, setembro e outubro do ano de 2020, fornecidos pela Empresa Samaca Ferros LTDA, foi visto que as vazões se mantiveram constante, com uma média de 0,25 L/min em cada um dos tubos. Em dias chuvosos, essa vazão teve uma média de 0,35 L/min.
A Figura 12 mostra a abertura feita acima do dreno para a execução da canaleta no talude intermediário da barragem, na imagem é possível notar que a área onde existia a surgência se encontra totalmente seca, confirmando o fato de que o dreno obteve êxito, contendo totalmente a anomalia ali existente.
Figura 12 – Abertura para execução da canaleta
5. CONSIDERAÇÕES FINAIS
Conforme foi visto, é fundamental o monitoramento constante em uma barragem pois, qualquer irregularidade deve ser cuidadosamente analisada para que não haja comprometimento na estrutura. No caso específico da barragem tratada neste artigo, após diversos estudos no local, a alternativa adotada pela equipe responsável pela manutenção da barragem foi a execução de um dreno de pé no talude em que a anomalia foi detectada, visando facilitar o caminho da água para fora da estrutura.
A escolha dos materiais geossintéticos (geomanta e geotubo) para a composição do dreno foi essencial para os resultados obtidos, visto que, de acordo FEMA (2008) os materiais geossintéticos quando aplicados à um sistema de drenagem, permitem a máxima vazão do fluido percolado pela barragem, evitando que haja movimento de partículas de solo. Além disso, busca-se conduzir o fluxo de água de forma segura para que não ocorram subpressões na seção de jusante da barragem, que poderia causar instabilidade na mesma.
Uma vez que a anomalia foi totalmente contida desde a execução do dreno, é possível afirmar que a alternativa escolhida pelos responsáveis da barragem foi coerente com o problema em questão pois, o dreno de pé é de fácil execução e os resultados aconteceram de forma satisfatória. Vale ressaltar que cada caso deve ser analisado na sua individualidade, necessitando de um estudo específico antes de tomar qualquer decisão que possa interferir no funcionamento e até mesmo na segurança da barragem.
REFERÊNCIAS
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[1] Graduanda em Engenharia Civil.
[2] Graduanda em Engenharia Civil.
[3] Orientadora. Especialização em Engenharia Rodoviária: Do Estudo De Viabilidade Ao Projeto Executivo. Graduação em Engenharia Civil. Graduação em Enfermagem.
[4] Co-orientador. Engenheiro Civil.
Enviado: Outubro, 2020.
Aprovado: Novembro, 2020.
