Autores: Leandro Filgueiras, Larissa Xavier, João Vitor Abreu e Heraldo Xavier

Para executar obras geotécnicas envolvendo reforço e intervenções, em especial barragens é necessário estudo prévio do solo, suas condições geotécnicas, topográficas, hidrológicas, caracterização das fundações e formação interna do barramento, detalhando a existência de galerias, tapetes drenantes.

Conhecimentos ecológicos acerca do local são primordiais para evitar possíveis transtornos, uma vez que, se tratando de barragens, é necessário ter uma visão sobre suas condições o mais real possível, seja sobre os materiais usados, suas condições estruturais e entornos.

Apesar das inúmeras vantagens na construção de barragens, são as suas possíveis falhas estruturais que causam apreensão, uma vez que os acidentes envolvendo essas obras são de gravidade elevada. Não é permissível conviver com tais riscos (Oliveira 2012).

Segundo o Artigo 2, Parágrafo I da Lei Federal Brasileira 12334/101 , barragem é definida como “qualquer estrutura em curso d’água permanente ou temporário com a finalidade de conter ou acumular substâncias líquidas ou misturas de líquidos e sólidos, compreendendo a barragem e estruturas associadas” (BRASIL, 2010).

A plugagem consiste no preenchimento de galerias com material de resistência indicada em projeto, com a finalidade de aumentar as condições de estabilidade e resistência da galeria, garantindo estanqueidade ao sistema dentre outros aspectos.  O tamponamento é muitas vezes indicado quando a galeria ou tulipa possui pontos de percolação de água no seu revestimento e vazios em sua interface solo x revestimento. É fundamental evitar rotas preferenciais de percolação, pois podem facilitar o carreamento de partículas do aterro e núcleo do barramento.

Figura 1 – Seção esquemática com galeria ao longo do barramento. Fonte: acervo digital da Priner.

Um dos materiais mais utilizados para o preenchimento das galerias é o concreto usinado; a partir de uma definição precisa do traço, de acordo com as características da galeria e diretrizes de processo. Entretanto, com o desenvolvimento dos materiais outros componentes estão sendo estudados e utilizados para essas atividades de tamponamento, como calda de cimento com adição de argila expandida e resinas expansivas, a fim de acelerar o processo e possuir menor preço, atendendo as características técnicas do escopo solicitado.

De forma geral, o processo de tamponamento ou plugagem é normalmente realizado quando existe alguma alteração na utilização da galeria, por exemplo alteamento não considerado no cálculo de revestimento, oxidação das armaduras, patologias no concreto, sendo que as galerias estão presentes em maciços formados por rochas ou solo. Também é muito utilizado em minas, fechamento onde plugues estanques são instalados em poços e túneis para evitar ou limitar o fluxo de água da mina para razões ambientais (HSE 2002).

Figura 2 – Crista da Tulipa e acesso. Fonte: acervo digital da Priner.

Procedimentos executivos e descrição do problema

O planejamento das atividades, apresentado no plano de trabalho inicial da obra, contemplava o bloqueio provisório de ambas tubulações existentes no fundo da tulipa com os bloqueadores infláveis e uma posterior concretagem com um volume aproximado de 80 m³ de concreto subaquático autoadensável.

Figura 3 – Localização da obra. Fonte: acervo digital da Priner.

Figura 4 – Modelagem da situação prevista para obra. Fonte: acervo digital da Priner.

Serviços Executados

Foi realizada inspeção na estrutura tanto em seu interior quanto exterior com a utilização de sonar na superfície do NA da barragem.

No exterior da tulipa, a inspeção foi realizada em quatro diferentes pontos com a utilização de sonar ultrassônico e encontrado camada de 9 metros de água até o material acumulado. Com a finalidade de confirmar as leituras do sonar, foi realizada verificação táctil e, conforme o sonar já havia sinalizado, encontrado rejeito numa profundidade de 9 metros do nível de água.

Figura 5 – Profundidade da água até a camada de rejeito no exterior da tulipa. Ponto 1. Fonte: acervo digital da Priner

Figura 6 – Profundidade da água até a camada de rejeito no exterior da tulipa. Ponto 2. Fonte: acervo digital da Priner.

Figura 7 – Profundidade da água até a camada de rejeito no exterior da tulipa.
Ponto 3. Fonte: acervo digital da Priner.

Figura 8 – Profundidade da água até a camada de rejeito no exterior da tulipa. Ponto 4. Fonte: acervo digital da Priner.

No perímetro interno da tulipa foi encontrada camada de água com profundidade de aproximadamente 24 metros. Com isso, concluiu-se que existia uma camada de aproximadamente 5 metros de rejeito em todo o perímetro interno da tulipa, dado que as regiões internas e externas não são intercomunicantes.

Figura 9 – Seção da tulipa à montante da barragem. Fonte: acervo digital da Priner.

Figura 10 – Imagem no momento em que a câmera atingiu o rejeito no perímetro interior da tulipa – 24,37 m. Fonte: acervo digital da Priner.

Figura 11 – Imagem no momento em que a câmera saiu do rejeito no perímetro interno da tulipa 24,37 m. Fonte: acervo digital da Priner.

Figura 12 – Imagem logo antes da câmera ser succionada para o interior da tubulação no perímetro interno do interior da tulipa. Fonte: acervo digital da Priner.

Figura 13 – Imagem após a câmera ser succionada para o interior da tubulação no perímetro interno do interior da tulipa. Fonte: acervo digital da Priner.

Montagem da tubulação horizontal para o bombeamento de concreto

Foi realizada a montagem da tubulação de aço para o bombeamento do concreto no interior da tulipa. Utilizou-se passarela existente, sendo verificado a estabilidade da mesma. A tubulação foi apoiada e travada para evitar qualquer tipo de sobrecarga dinâmica, chicoteamento e rompimento durante o bombeamento.

Figura 14 – Montagem da tubulação horizontal para bombeamento de concreto. Fonte: acervo digital da Priner.

Figura 15 – Tubulação horizontal para bombeamento de concreto montada e ancorada. Fonte: acervo digital da Priner.

Posicionamento do bloqueador

Devido à presença de rejeito no interior da tulipa, em um dos dois tubos, não foi possível posicionar do bloqueador previsto anteriormente. Portanto, todas as partes envolvidas optaram por utilizar o rejeito interno como “fôrma” para reter o concreto lançado no interior da estrutura. No tubo que não havia rejeito, foi utilizado balão inflável como previsto em projeto.

Figura 16 – Sistema utilizado para o suporte e descida do bloqueador inflável

O bloqueador permaneceu ancorado no guarda corpo da tulipa através de cabo de aço para evitar que o mesmo se desprendesse e fosse sugado para o interior da tubulação.

Reforço do bloqueador com rip raps

Após o enchimento do bloqueador, o mesmo foi reforçado com 140 rip raps de areia e brita para garantir que o mesmo não se desprendesse da tubulação e subisse. Os rip raps foram jogados da superfície da tulipa de maneira distribuída para garantir um cobrimento de toda a superfície.

Figura 17 – Enchimento de rip raps com areia e brita. Fonte: acervo digital da Priner.

Montagem da tubulação vertical para bombeamento de concreto

A tubulação vertical foi montada a partir da superfície da tulipa, sendo conectada até atingir o fundo da tulipa, evitando altura de queda elevada do concreto.

Figura 18 – Sistema de ancoragem da tubulação vertical com auxílio de cabo de aço. Fonte: acervo digital da Priner.

Figura 19 – Transição da tubulação horizontal para a vertical

Concretagem (91m³)

A primeira concretagem foi realizada utilizando concreto subaquático autoadensável.

Figura 20 – Primeira concretagem. Fonte: acervo digital da Priner.

Segunda concretagem

Após o lançamento de todo o material foi realizada uma segunda concretagem. Nessa concretagem optou-se por lançar uma maior quantidade de concreto subaquático, com uma consistência menos fluida, para garantir que não houvesse qualquer tipo de fluxo de material para o interior da tubulação, para, então, ser lançado o concreto subaquático autoadensável para fazer a regularização e o preenchimento final.

Figura 21 – Mangotes ligando a bomba de concreto na tubulação horizontal. Fonte: acervo digital da Priner.

Ao final da concretagem, todos os pontos, tanto no perímetro interno, quanto no externo, foram verificados e resultou em uma altura de 15 metros entre a superfície de concreto e a laje da tulipa. Portanto, concluiu-se que a concretagem foi um sucesso e atingiu o resultado esperado.

Injeção de poliuretano expansivo

O serviço foi especificado para consilodar e preencher qualquer vazio que podesse existir entre o concreto lançado e as tubulações de 800 mm de diâmetro.

Os tubos foram posicionados de forma previa, antes da segunda etapa de concretagem. A injeção de poliuretano expansivo atuou como reforço extra na vedação já atingida pelo concreto lançado. Ao total foram injetados 395kg de poliuretano expansivo.

Figura 22 – Processo de injeção de poliuretano expansivo. Fonte: acervo digital da Priner.

Figura 23 – Processo de injeção de poliuretano expansivo. Fonte: acervo digital da Priner.

Conclusões

Obra realizada com total segurança, sem ocorrência de acidentes, embora de maneira desafiadora conforme dificuldades listadas anteriormente.

Em função do escopo da obra, foi necessário atenção especial ao detalhamento das atividades, de uma forma que contemplasse todas as etapas, sendo realizado microplanejamento, com anternativas para cada tomada de decisão.

O concreto submerso lançado desempenhou comportamento satisfatório, mantendo suas propriedades e atingindo fck acima de 25 MPa aos 28 dias.

A injeção de poliuretano consolidou a solução desenvolvida pela construtora Priner, preenchendo qualquer fluxo remanescente, gerando estanqueidade ao sistema.

As tubulações internas da galeria foram retiradas após o bloqueio da tulipa, sendo indicado o tamponamento da galeria posteriormente.

Figura 24 – Retirada da tubulação após tamponamento da tulipa à montante. Fonte: acervo digital da Priner.

Referências

[1] ALVES, H. R. O rompimento de barragens no Brasil e no mundo: desastres mistos ou tecnológicos? Belo Horizonte: Faculdade Dom Helder Câmara, 2015.

[2]  BRASIL. Congresso. Senado. Lei n° 12.334, de 2010. Institui a Política Nacional de Segurança de Barragens. Coleção de Leis da República Federativa do Brasil. Brasília – DF, 2010. Disponível em: http://www.planalto.gov.br/ccivil_03/_ato2007-2010/2010/lei/l12334.htm.

[3] JÚNIOR, Z.,L.,N. 2021. Revisão bibliográfica sobre segurança em barragens de terra por meio de instrumentação geotécnica. Ouro Preto. Universidade Federal de Ouro Preto.

[4] OLIVEIRA, A., H., P., 2012. Problemas Hidrogeológicos em barragens envolvendo mecanismo de retroerosão tubular. Rio de Janeiro/RJ. https://pantheon.ufrj.br/bitstream/11422/5389/1/OLIVEIRA%2C%20P.H.A.pdf.

[5] VOLKMER, V., M., 2011. Análise de subpressão em fundações rochosas e seus efeitos na estabilidade de barragens tipo gravidade. https://repositorio.unb.br/bitstream/10482/16464/1/2011_MarianaVogtVolkmer.pdf

[6] The circumstances surrounding the flooding and closure of Longannet Mine, Fife, Scotland’ (2002). http://www.hse.gov.uk/mining/longannet.pdf