R EG I STRO D E ALGUNS CASOS DE I NC I DENTES CO M
ENSECADEIRAS
Eng° Hiromiti Nakao
Eng2 Newton Toshimiti Ishii
Eng° Jorge A. Munoz Araya
HIDROSERVICE Engenharia Ltda.
RESUMO
Descreve-se neste trabalho os incidentes ocorridos nas ensecadeiras das
barragens de Sobradinho, ltaparica e Taquarugu.
Sao feitas consideragoes sobre as possiveis causas imediatas e as solugoes que
foram adotadas em cada caso.
Conclui-se que, em todos eles, as causal imediatas sao convergentes para uma
Onica fonte que decorre da consideragao da ensecadeira como obra provisbria,
na qual nao a possivel despender muito tempo e dinheiro em investigagoes e
estudos. Apesar da dificil decisao de projeto de compatibilizar a seguranga e
economicidade, dispondo-se somente de dados superficiais das condigoes
locals e de metodologias construtivas, as ensecadeiras atenderam, de modo
satisfatbrio, aos objetivos pretendidos.
1. INTRODUCAO
A ocorrencia de incidentes com as ensecadeiras nao constitui fato isolado, mas, mesmo assim, os registros
de acidentes catastrbficos sao pouco frequentes.
Isto parace indicar que os limites de seguranga adotados em projeto sao suficientemente baixos que pequenos desvios, que ocorrerem em relagao as previsoes de comportamento, sao causas de incidentes. Por
outro [ado, os poucos casos de acidentes graves registrados sao indicativos de que os aspectos mais importantes estao sendo adequadamente considerados e tratados.
Depreende-se que a prAtica atual de elaborar o projeto da ensecadeira com base em investigagoes e estudos
sumArios, recorrendo-se a detaihamentos somente em casos excepcionais, a eficiente para compatibilizar a
seguranga com a economia.
Nas barragens de Sobradinho, ltaparica e Taquarugu, os projetos das ensecadeiras nao• fugiram deste
padrao conceitual consagrado e alguns incidentes tiveram que ser enfrentados, entretanto, sem prejufzos
maiores que aqueles decorrentes de reparos requeridos.
Como se vera ao longo da exposigao, esta postura de enfrentar os incidentes reverteu -se em sensivel
economia de custo e prazo, em comparagao com obras seguras a qualquer prova.
2. ENSECADEIRA DA BARRAGEM DE SOBRADINHO
Conforme se mostra na Figura 1, foi construfda a ensecadeira para realizar os trabaihos de manutengao da
bacia de dissipagao do descarregador de fundo do sistema extravasor.
Devido a presenga de correntes de recirculagao e agitagao das Aguas provenientes do canal de fuga, a
segao t(pica, que se oferecia como mais indicada, seria com cordoes de enrocamento e a vedagao com argila construfda na regiao de Aguas tranquilas.
Como se tratava de uma barragem em operagao, a obtengao de pedras e a sua aplicagao se tornava
onerosa por falta de equipamentos e pessoal habilitado.
Decidiu -se, por razoes economicas e de facilidades executivas , que a ensecadeira seria construlda com
segao homogenea, utilizando o material argiloso dispon(vel em condigoes adequadas.
A construgao foi iniciada pela margem esquerda e o avango, por metodo de ruptura sucessiva, se realizou
sem transtornos ate que se aproximasse do muro divisor. Nesta regiao, principalmente devido a agitagao das
Aguas, tornou moroso o prosseguimento do avango, devido a erosoes excessivas.
Com a demora no avango , o material da frente de Iangamento is-se saturando e assim, cerca de 70 m do
trecho final, teve o macigo constitufdo parcialmente , de material argiloso saturado . A Figura 2 mostra
esquematicamente o processo de saturando.
- XIX SEMINARIO NACIONAL DE GRANDES BARRAGENS - -27-
I
Uma vez concluida a construg5o da ensecadeira, teve infcio imediatamente, o esgotamento do recinto com
um sistema de bombas com capacidade de 500 m3/h, provocando rebaixamento do nfvel d'Agua de 30 a 40
cm/dia.
Quando o nfvel d'Agua havia depletido cerca de 2,0 m surgiram no trecho final, trincas paralelas ao eixo,
avancando 2,0 m sobre a crista com extensao de 30 m e tendo as suas extremidades descendo obliquamente sobre o talude interno.
Ao longo da crista, onde a abertura tinha a maior largura, chegou a atingir 20 cm e formavam paredes quase
verticals que eram visfveis ate a profundidade de 1,5 m. A Figura 3 apresenta a segdo transversal da ensecadeira na regiao onde ocorreram as trincas.
0 tratamento consistiu em reconstruir a parte interna do macigo, escavando-se cerca de 2m e langando-se o
mesmo material de construcao do macigo, mantendo-se constante o nfvel d'Agua no recinto. Ap6s o
tratamento, o esgotamento foi completado, mantendo-se aproximadamente a mesma velocidade de
deplegdo do nfvel d'Agua que havia sido empregado no infcio do esgotamento.
As deformacoes que continuaram ocorrendo ate completar o esgotamento e que seguiram ocorrendo
durante o tempo de permanencia da ensecadeira, nao requereram trabalhos de manuteng5o.
0 risco de um acidente posterior ao esgotamento, com a ruptura do talude e a consequente invasao do
recinto pela Agua , foi considerado bastante remoto, pois o processo de adensamento da argila saturada tornaria o macigo cada vez mais resistente e estavel.
No caso desta ensecadeira o incidente tem como causa imediata a presenca de material argiloso saturado
decorrente da sub- avaliagAo dos nfveis de atuacao e suas consequencias sobre um macigo, das correntes
de recirculag5o e agitag5o das A guas.
Estes fatores poderiam ser avaliados em estudos de modelos hidraulicos, mas os custos envolvidos nao se
justificariam para a obra em questao, de custo reduzido e de funcionamento temporario.
Apesar dos transtornos momentaneos por ocasiao do incidente e das providencias para os reparos, o custo
da ensecadeira foi extremamente baixo e o seu desempenho, plenamente satisfat6rio.
3. ENSECADEIRA DA BARRAGEM DE ITAPARICA
A construcao da barragem de Itaparica desenvolveu-se em varias etapas, ao abrigo de ensecadeiras de
variadas dimensoes e tipos.
Pretende se descrever neste trabalho, aquela denominada de Ensecadeira I, que tinha a funcao de reter as
Aguas do reservat6rio de Moxot6 e manter, a seco, toda a area dos canals de restituig5o e de fuga, vertedouro, casa de maquinas, tomada d'Agua e muros de transicao.
Como se mostra na Figura 4, esta ensecadeira se desenvolve na margem esquerda em diregSo paralela ao
leito do rio, numa e xten sao de 570 m.
A sua secao transversal tfpica foi inicialmente projetada com dois cordoes paralelos de enrocamento confinando o macigo impermeavel.
Posteriormente a secao tfpica foi modificada para o tipo homogeneo, constitufdo de saprolito de granito, que
e um material bern graduado, com coeficiente de desuniformidade maior que 100, em geral , e com fragmentos de rocha com diametro maximo de 20 cm.
Esta modificagAo decorreu da constatarao, por ocasiao das investigag6es de detaihamento das areas de
emprestimo e do infcio da escavando nas areas de implantagao das obras, que haveria volume suficiente de
saprolito de granito.
Ao longo do desenvolvimento dos trabalhos de escavanao obrigat6ria, notou-se que volumes significativos
de saprolito apresentavarn grandes porcentagens, em peso, de fracoes grossas constitufdas de fragmentos
de rocha, com comportamento de enrocamento e, por este motivo, foi denominado de granito alterado.
A secao tfpica do macigo foi novamente alterada, introduzindo-se o cordao de granito alterado na zona externa e na zona interna permanecendo o saprolito como elemento de vedacao, conforme se apresenta na
Figura 5.
Este tipo de zoneamento, pouco comum, foi motivado pela existencia de uma depressao topografica bastante profunda, pr6ximo ao lado externo da ensecadeira, que e o leito natural do rio.
Caso a vedagdo se fizesse pelo lado externo, como a uma pratica comum, ter-se-ia uma limitacao no
alargamento futuro da zona de saprolito, na eventualidade de se necessitar controlar alguma infiltrag5o imprevista e, alem disso, o cordao externo de enrocamento dispensaria a protecao do talude contra agoes
erosivas das ondas e velocidades d'Agua.
A ensecadeira foi construida no prazo de 15 meses, com os trabalhos se desenvolvendo em ritmo lento, intercalando algumas paralisag6es.
Os materials foram langados dentro d'agua com profundidades de ate 12 m, pelo metodo de ponta de aterro,
mantendo-se o cordao de enrocamento mais avancado que a zona de vedacao.
-28- - XIX SEMINARIO NACIONAL DE GRANDES BARRAGENS -
Durante o esgotamento do recinto , quando o desnivel entre as superffcies d'agua dos dois lados da ensecadeira era da ordem de 2 m foram notados alguns trechos com infiltragoes acentuadas.
Eram os trechos onde a frente de langamento do macigo de vedagao ficou exposta, de modo bastante
prejudicial, as agues erosivas das ondas.
Como o saprolito 6 constituido de material bern graduado, as ondas nos seus movimentos c(clicos de vai-evem acabaram por remover as suas fragoes finals e formar uma camada constitufda somente de fragmentos
de rocha, altamente permeavel.
Em decorrencia da oscilagao semanal do nivel d'agua com amplitude de 2m ou mais e o rolamento dos fragmentos pars as partes baixas do talude da frente de langamento, a camada permeavel chegou a constituir
um volume importante no macigo de vedagao, por onde as infiltrag6es se manifestavam. A Figura 6 mostra
esquematicamente a formagao de camada permeavel no macigo de saprolito.
Este incidente decorreu portanto , de uma metodologia construtiva que favoreceu a constituigao de camadas
permeaveis atraves do macigo de vedagao, embora o material previsto em projeto tivesse sido um material
suficientemente impermeavel e adequado para a finalidade a que se destinava.
A solugao adotada foi de constituir um filtro invertido nos locals de afluencias d'agua e langar uma pequena
camada de saprolito sobre o talude de montante do cordao de enrocamento visando colmata-lo e reduzir a
sua permeabilidade.
Na continuagao do esgotamento do recinto, novos trechos com infiltragOes foram surgindo e algumas trincas
comegaram a ser notadas no macigo de vedagao, quando o desnfvel da superffcie d'agua entre as dois
lados da ensecadeira era da ordem de 5 m.
Para interromper o processo de trincamento e instabilizagao do talude interno foi decidido que seriam
construfdos, sobre ele, filtro invertido e berma de equilibrio em toda a extensao e que o talude de montante
do cordao de enrocamento, tambem seria coberto, em toda a sua extensao, corn uma pequena camada de
saprolito.
As instabilidades verificadas tambem foram atribufdas a metodologia adotada na construgao da ensecadeira,
que submeteu o macigo de vedagao a submersao por longo periodo, favorecendo a sua saturagao.
Ao se realizar o esgotamento do recinto, o macigo ja completamente saturado foi submetido a elevadas
pressoes hidrostaticas intersticiais, surgindo daf as condigoes para a instabilizagao.
Apos ter completado o esgotamento e nos 45 meses seguintes de operagao da ensecadeira nao ocorreu
mais nenhum caso de instabilidade porque aquelas pressoes foram se dissipando e melhorando
consegUentemente as condigoes de seguranga.
0 processo de infiltragao tambem nao acusou qualquer variagao anormal que exigisse trabalhos urgentes de
reparos e manutengoes e a vazao neste perfodo foi constantemente da ordem de 400 m3/h.
4. ENSECADEIRA DA BARRAGEM DE TAQUARUQU
A construgao da barragern de terra , casa de maquinas e vertedouro, na 1 a. Etapa , requereu ensecadeira para
confinar o rio junto a sua margem esquerda e crier um amplo recinto ao abrigo das cheias , como se mostra
na Figura 7.
A ensecadeira, corn dois ramos perpendiculares ao rio, interligados entre si por urn ramo paralelo, desenvolveu-se sobre dois tipo caracteristicos de terreno: as trechos da varzea marginal constitufdos de aluviao
recente e o trecho sobre o leito do rio constitufdo de topo rochoso basaltico.
0 que se descreve a seguir refere -se ao incidente ocorrido com a ensecadeira no seu trecho assentado
sobre o terreno aluvionar.
Este terreno aluvionar foi investigado somente na area de implantagao da obra principal e, para fins de
projeto da ensecadeira, considerou-se que as caracterfsticas eram semelhantes.
As 7 sondagens a percursao executadas mostraram que o aluviao era constitufdo de intercalagoes de
materials argilosos e arenosos , predominantemente de coloragao cinza e com valores de SPT variaveis de 5
a 15, que a espessura maxima da camada estava em torno de 4,5 m e que o nivel do lengol freatico era
praticamente coincidente com a superffcie do terreno natural.
A ensecadeira, no seu trecho assentado sobre o aluviao, foi projetada corn segao tfpica homogenea, com
taludes inclinados de 1 (V):2(H) e constituido de solo argiloso classificado como CL.
Para a sua construgao nao foram exigidos procedimentos rigorosos, embora se estabelecesse que o
langamento do material seria em camadas de pequena espessura, que a compactagao se faria corn equipamentos de transporte e espalhamento ou rolo e que o controle de umidade visava obter somente material
que tivesse capacidade de suporte quando fosse langado no macigo.
A primeira camada sobre o terreno natural foi langada com espessura maxima da ordem de 1 m para obter
uma superffcie regular que permitisse movimentagao dos equipamentos sera dificuldades.
Quando o macigo id atingia a coca final apbs 6 meses de trabaiho , foi observado um sistema de trincas Iongitudinais com extensao de 50 m na crista e descendo obliquamente sobre o talude de montante.
- XIX SEMINARIO NACIONAL DE GRANDES BARRAGENS - .29-
Aproximadamente em cada uma das extremidades deste sistema de trincas ocorreram tambem trincas com
direg5o perpendicular ao eixo da ensecadeira, cortando o macico de montante para jusante.
Diante disso foram programadas e executadas 5 sondagens a percursao, as quais revelaram a existencia de
uma pequena camada de argila mole, com espessura menor que 2 m, tendo a extensao paralela ao eixo,
aproximadamente igual a extensao das trincas longitudinais e com valores de SPT variaveis de 1 a 3.
As causas do incidente ocorrido foram identificadas como sendo a baixa resistencia e alta deformabilidade
desta camada de argila mole.
As trincas longitudinais da crista e as oblfquas sobre o talude foram atribuidas ao processo de instabilizaCao
do talude, com movimentacao horizontal da parte do macigo, decorrente da resistencia insuficiente do solo
aluvionar da fundag5o.
Para interromper esta movimentacao horizontal foi construida uma berma que, iniciando na meia altura do
macigo e descendo para montante, atingia o terreno natural a 35 m adiante, como se mostra na Figura 8.
Esta solucao mostrou-se adequada e nos 7 anos de permanencia da ensecadeira nao se registraram
movimentos horizontais capazes de provocar novas trincas.
As trincas transversais foram induzidas pelos recalques diferenciais de trechos contiguos do macico assentados, de um lado, sobre argila mole bastante compressivel e, de outro, sobre solo aluvionar consistente,
menos compressivel.
0 tratamento consistiu na substituig5o do solo na regiao da trinca, numa largura de 2m, por cascalho argiloso compactado, ate a profundidade da ordem de 0,7 m.
Junto a parte de jusante da crista, a substituicao foi feita com uma camada de solo argiloso plastico, com
umidade elevada e compactada levemente e outra, de areia limpa. A profundidade desta substituicao foi estabelecida em 1 m abaixo da profundidade da trinca visfvel. A Figura 9 mostra o tratamento executado.
As medicoes de recalque realizadas nesta regiao mostraram que o processo de adensamento da argila mole
teve continuidade, com velocidade decrescente, atingindo, ao final do perfodo de 7 anos, o valor maxima de
16 cm e com diferencial especffico menor que 1:300.
Nenhuma nova trinca foi observada apos os tratamentos realizados e por ocasiao de uma grande enchente
do rio, com perfodo de retorno superior aquele adotado em projeto, o desempenho desta parte da ensecadeira foi satisfatorio.
5. OBSERVAQOES FINAIS
Os incidentes ocorridos nas ensecadeiras das barragens de Sobradinho, Itaparica e Taquaruqu puderam ser
satisfatoriamente enfrentados e sanados.
0 acompanhamento da construg5o pela projetista, realizando as adaptacoes e modificag6es julgadas
necessa rias, foi o fator decisivo para o sucesso alcangado.
A atitude de elaborar projeto de modo que a obra seja segura a qualquer prova poderia tornar a sua
realizadoo demasiadamente cara e, provavelmente, nao teria a seguranca pretendida pois nao se dispunham
de dados firmes sobre as condicoes locais e as metodologias e cronograma de construgao.
Embora as ensecadeiras tivessem tido desempenho nao previsto em projeto, pois as incidentes nao sao
desejaveis, as decisoes de projeto foram acertadas uma vez que os custos e tempos envolvidos nos reparos
nao ultrapassaram o onus que decorreriam de ensecadeiras, aparentemente, com menor risco.
6. AGRADECIMENTOS
Os autores agradecem a CESP - Companhia Energetica de Sao Paulo, concessionaria da barragem de
Taquaruqu, a Companhia Hidro Eletrica do Sao Francisco - CHESF, concessionaria das barragens de
Sobradinho e Itaparica e a HIDROSERVICE Engenharia Ltda., responsavel pelos estudos, projetos, acompanhamento da construg5o e analise do desempenho destas barragens, a permissao para publicar as
informag6es contidas neste trabalho.
7. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
[1] H.Nakao - Considerag6es sobre Ensecadeira Transbordavel da Barragem de Sobradinho - XII
Seminario Nacional de Grandes Barragens, 1978.
[2] O.G.Koch; H. Nakao; E. Altrichter - Aproveitamento Hidreletrico de Itaparica , Brasil : Apresentacao
do Projeto e Pormenores para o Desvio do Rio - Conferencia lbero-Americana sobre Aproveitamentos Hidraulidos - Lisboa, 1987.
[3] H. Nakao; E.G. Correa Jr.; F.L.A.Abreu - Usina Hidreletrica de Taquarugu: Consideracoes sobre
Tecnicas nao Convencionais Empregadas no Projeto e Construcao da Ensecadeira - XV Seminario
Nacional de Grandes Barragens, 1983.
.30- - XIX SEMINARIO NACIONAL DE GRANDES BARRAGENS -
r
\
\
7
BARRAGEM
MARGEM
ESQUERDA
CA SA DE
FORA
REGADO:R
358,00
CANAL DE
FUGA
MURO
DIVISOR TRECHO COM
INCIDENTE
FIG. 1 - LOCALIZAQAO DA ENSECADEIRA DE MANUTENPAO DA BACIA DE DISSIPAPAO NA BARRAGEM DE SOBRADINHO NO RIO SAO FRANCISCO
FIG. 2 - BARRAGEM DE SOBRADINHO - ESQUEMA DO PROCESSO DE SATURAQAO,
DEVIDO A DEMORA NO AVANQO DA FRENTE DE LANQAMENTO PELO METODO DE RUPTURA SUCESSIVA.
10,00
2,00
362,70 N.A.
1
364,20
TRINCA
TALUDE APOS AS
-^ I I TRINCAS 361 OO
N.A.
-- 2
358,00
MATERIAL SATURADO
FIG. 3 - BARRAGEM DE SOBRADINHO - SEcAO TRANSVERSAL
E AS CONDIQOES POR OCASIAO
DO SURGIMENTO
DA ENSECADEIRA
DAS TRINCAS
L
- Xiy SEMINARIO NACIONAL DE GRANDES BARRAGENS - -31-
RESERVATORIO
VERTEDOURO TOMADA DAGUA
CASA DE MAQUtNAS
OQII0000000001
FIG 4 - LOCALIZAcAO DA ENSECADEIRA
I DA BARRAGEM
DE ITAPARICA
21,60
FIG. 5 - BARRAGEM
DE ITAPARICA - SEcAO TIPICA ADOTADA PARA CONSTR'JcAO DA
ENSECADEIRA I
FRAcA0 GROSSA
DO SAPROLITO
OSCILA^AO SEMANAL
-E-AVAN^O DA CONSTRUcAO DO MACI^O
DE SAPROLI T O
FIG 6 -BARRAGEM DE ITAPARICA - REPRESENTAcAO ESQUEMATICA DA FORMAcAO DA
CAMADA PERMEAVEL NO MACI9O DE SAPROLITO
-32- - XIX SEMINARIO NACIONAL DE GRANDES BARRAGENS -
FIG 7- LOCALIZAc40
FIG 8 - BARRAGEM
DA ENSECADEIRA DE i2 ETAPA DA BARRAGEM DE TAQUARUPU
DE TAQUARUPU - BERMA
DE ESTABILIZAcAO
DO TALUDE DE
MONTANTE
10,00
1,50)1,50
268,50
1
CASCALHO ARGILOSO1
ARGILA PLASTICAJ
AREIA LIMPA
FIG. 9 - BARRAGEM DE TAQUARU^U - DETALHE DA CRISTA
TO DAS TRINCAS TRANSVERSAIS
MOSTRANDO 0 TRATAMEN-
- XIX SEMINARIO NACIONAL DE GRANDES BARRAGENS - .33-