Autor: L. Filgueiras
Coautor: R. Ribeiro

Os piezômetros são instrumentos fundamentais para monitorar a estabilidade de barragens, segundo Nóbrega et al. (2008), os piezômetros são elementos amplamente utilizados na área da engenharia para o monitoramento de poro-pressões.

Essa pressão influencia diretamente na segurança estrutural dessas obras, já que permite identificar alterações críticas, como aumento das pressões internas ou infiltrações inesperadas, possibilitando ações preventivas.

Este artigo tem como objetivo demonstrar o desafio enfrentado, bem como as estratégias e atividades realizadas para a impermeabilização eficaz de um piezômetro instalado na barragem do Torto, na Mina Brucutu, Barão de Cocais / MG.

O desafio

Durante a instalação de um piezômetro na barragem, um desafio surgiu quando a perfuração atingiu o colchão drenante, estrutura crítica projetada para garantir a drenagem interna adequada da água na barragem.

Silva (2016) relata que, caso o controle do fluxo por um barramento não ocorra de maneira correta, isso pode implicar na saturação do aterro compactado, permitindo que o maciço fique sujeito a elevados valores de poro-pressão, podendo ainda implicar na redução de resistência ao cisalhamento do solo e levar a estrutura à ruptura.

O principal desafio enfrentado foi o tamponamento eficaz do furo do piezômetro, sem obstruir o colchão drenante. A conexão entre o furo e o dreno poderia criar caminhos preferenciais para percolação de água, comprometendo a segurança da barragem. A solução com calda de cimento, não era apropriada, pois o material poderia percolar e obstruir o colchão drenante, impedindo o fluxo essencial da água.

Solução inovadora

A Priner implementou uma solução inovadora baseada em sua experiência com injeções de poliuretano expansivo como reforço geotécnico, com o objetivo de melhorar a competência estrutural do solo e curar recalques.

As propriedades do material podem ser manipuladas para atender diferentes requisitos de aplicação: flexível, rígido, plástico, elástico ou termofixo, compacto ou em espuma (Demharter, 1998). O poliuretano foi escolhido pela capacidade de expansão controlada, reação rápida e impermeabilidade garantida, além de não reagir com a água. A ideia foi criar um bulbo expansivo no fundo do furo do piezômetro para tamponar o acesso ao colchão drenante sem obstruí-lo.

Dado o desafio inédito, a equipe técnica realizou uma bateria de ensaios, simulando em uma área controlada as condições reais da barragem, para garantir eficácia e segurança no procedimento.

Ensaios

Os testes foram executados na sede da Priner em Belo Horizonte, utilizando uma estrutura especialmente projetada, com camadas alternadas de areia e brita compactadas. O objetivo central dos ensaios foi avaliar a propagação controlada da resina expansiva, garantindo que o bulbo gerado fosse suficiente para vedar o furo do piezômetro sem obstruir o dreno.

Teste 1 visou verificar a propagação da resina em um ambiente granular compacto, com objetivo de alcançar um raio de 50 cm utilizando 30 litros de resina expansiva. Observou-se a formação de um bloco homogêneo com expansão real confirmada de 3,24 vezes o volume inicial da resina.

Já o Teste 2 ampliou a área objetivo para um raio de 2 metros, com 360 litros de resina expansiva injetados. Confirmou-se que a expansão confinada ocorreu de forma homogênea e efetiva. A resina avançou visualmente pelos tubos de inspeção previamente posicionados, formando um bloco estruturalmente sólido e homogêneo.

Antes da escavação, com a finalidade de verificar a estanqueidade do sistema brita x resina, após todo processo de injeção foi realizado teste de permeabilidade nos tubos de inspeção.

Em todos os tubos, a água não conseguiu infiltrar no sistema, comprovando a estanqueidade do bulbo formado por brita x resina.

Além disso, ensaios auxiliares foram realizados adicionalmente para validar a coesão estrutural e a capacidade expansiva em menor escala.

• Ensaio do Balde: Em recipiente de 18 litros, injetou-se 1 litro de PU diretamente sobre brita zero, confirmando-se a capacidade estrutural e penetração da resina.

• Ensaio Caixa: Utilizou-se uma caixa de 35x35x80 cm com camadas de areia e brita, injetando-se também 1 litro de PU, resultando na formação de um bulbo esférico de 32 cm de diâmetro, alinhado à teoria de expansão por cavidade.

Realização da Atividade

Com base nos resultados bem-sucedidos dos ensaios preliminares, a atividade foi executada com sucesso na barragem. A injeção precisa do poliuretano expansivo resultou em um bulbo efetivo que tamponou o furo sem interferir na funcionalidade original do colchão drenante.

Esse procedimento garantiu a segurança estrutural e demonstrou a eficiência técnica da construtora gmaia no uso de soluções inovadoras e seguras para desafios críticos em obras de engenharia.

REFERÊNCIAS

DEMHARTER, A. Polyurethane rigid foam, a proven thermal insulating material for applications between +130°C and -196°C. Cryogenics, v.38, n.1, p.113-117, 1998.

NÓBREGA, C. C., FERREIRA, J. W. O., ATHAYDE JR, G. B., GADELHA, C. L.; COSTA, M. D. Monitoramento de chorume no antigo lixão do Roger em João Pessoa–Paraíba-Brasil. In: I Simposio Iberoamericano de Ingeniería de Residuos. Espanha, Castellón. 2008.

SILVA, D. S. Estudo de filtro aplicado ao controle de erosão interna em barragens. [manuscrito]. 161 f. Dissertação (Mestrado) – Universidade Federal de Ouro Preto, Departamento de Engenharia Civil, Núcleo de Geotecnia, Ouro Preto, 2016