Descrição da Corrida de Detritos ocorrida na Serra do Tinguá e
Definição de Nova Travessia para o Duto Atingido.
Carolina Araujo Costa
TRANSPETRO, Rio de Janeiro, Brasil, [email protected]
José Pereira Soares
TRANSPETRO, Rio de Janeiro, Brasil, jose.soares.SPEC @petrobras.com.br
Érica Varanda
TRANSPETRO, Rio de Janeiro, Brasil, [email protected]
RESUMO: Este trabalho apresenta os estudos realizados para definir a melhor solução de
engenharia para mitigar os riscos da faixa onde um duto foi atingido por uma corrida de detritos
contendo bloco de rocha, solo, troncos de árvores. A região onde ocorreu a corrida estava inserida
numa área florestal, com vegetação bem densa e árvores de grande porte, num talvegue de alta
declividade, preenchido por uma grande massa, onde predominavam blocos de rocha. A rocha mãe
destes blocos é constituída basicamente por gnaisse apresentando falhas, fraturas e intenso
inteperismo. Assim que foi descoberto o duto exposto pela corrida de detritos foi solicitada a parada
imediata do mesmo. Para que o duto pudesse voltar a funcionar, foi necessária a realização de
algumas obras provisórias. Foi feito uma variante, ao longo da estrada, onde o duto foi apoiado
sobre uma estrutura metálica, a montante do talvegue onde o duto foi atingido. Foram estudadas três
alternativas para locação definitiva do duto e para isso foram realizados diversos serviços de campo,
tais como levantamento topográfico e sondagens. Após definido o melhor traçado para o novo duto,
foi necessária a realização de algumas obras de contenção.
PALAVRAS-CHAVE: Corrida de Detritos, Duto.
1
INTRODUÇÃO
Dutos enterrados são estruturas largamente
utilizadas no segmento de transporte de
petróleo, gás e seus derivados no Brasil,
percorrendo grandes distâncias e atravessando
as mais diversas unidades geomorfológicas.
Por ficarem enterradas, estas estruturas estão
sujeitas a todos os processos que envolvam o
terreno de fundação, devendo ser encaradas
como uma obra geotécnica.
Como a malha de dutos no Brasil é muito
extensa, é de se esperar que alguns trechos
atravessem áreas geologicamente instáveis.
Nestes locais, o duto fica submetido a esforços
impostos pelo terreno, podendo colocar em
risco a sua integridade, inclusive nas travessias
de drenagens naturais passíveis de ocorrências
geotécnicas do tipo corrida de detritos.
Este trabalho apresenta o evento geotécnico
(corrida de detritos) ocorrido, e descreve cada
uma das alternativas avaliadas para mitigação
do risco para o oleoduto e mostra o motivo para
escolha da solução.
2
DESCRIÇÃO DA REGIÃO
A Serra do Tinguá, localizada no estado do Rio
de Janeiro, exibe na sua área de 26 mil hectares,
cuja cota mais elevada atinge cerca de 1600 m,
encostas abruptas secionadas por vales
profundos, com inclinação de até 30º e escarpas
rochosas verticais esculpidas segundo os planos
de falhas tectônicas impostas ao maciço. As
falhas e as fraturas são responsáveis também
pela topografia em patamares escalonados.
Também estão presentes zonas de blocos
rochosos
individualizados
em
espessos
depósitos de tálus.
A Serra do Tinguá é atravessada por uma
estrada bicentenária com pavimento em seixos.
A estrada corta também canais de drenagem
natural, com inclinação de 15º a 30º; em alguns
dos cruzamentos, há muros de pedra arrumada
para conter os aterros que compõem os taludes
de jusante. O oleoduto foi implantado se
aproveitando desta estrada, mas a faixa, ao
longo dos seus 6 km lineares, também cruza a
estrada e travessias profundas com taludes
íngremes. Por conta disto, a faixa de influência
direta é extremamente restrita, imprensada entre
os taludes da estrada e os canais de drenagem.
Nas travessias de drenagens o duto foi lançado
em valas escavadas nos depósitos de materiais
transportados que ocupam os leitos, contidos
por muros construídos com blocos de rocha
encontrados em abundância no local.
3
geralmente nas cabeceiras de drenagens
principais e secundárias, associadas à
concentração de sedimentos e água, numa
quantidade crítica para o seu desenvolvimento
no canal (figura 1). Por vezes, são formadas a
partir da instabilização dos materiais
depositados no leito dos rios, com a passagem
de certa quantidade de água, provindas de
intensas precipitações pluviométricas ou ruptura
de barragens naturais ou artificiais.
CORRIDA DE DETRITOS
Normalmente as corrida de detritos são
caracterizadas por uma movimentação de solo
na forma de escoamento viscoso, a qual envolve
fluido geralmente denso, composto pela mistura
de blocos de rocha, solo, galhos, troncos de
árvores e quantidades variáveis de água. São
fenômenos de características catastróficas que
mobilizam um volume de material muito
significativo em um curto espaço de tempo, e
sem indicativo prévio, podendo apresentar
grande capacidade erosiva e de assoreamento.
Este tipo de movimento de massa possui
peculiaridades devido a alta velocidade, elevada
capacidade de erosão e destruição, tanto das
margens do talvegue como do fundo do leito
principal. Sua ocorrência está associada a um
conjunto de condicionantes do meio físico que
propiciam
a
sua
formação
e
seu
desenvolvimento, sendo eles:
• geológico - existência de abundante fonte de
partículas e detritos de solos e/ou rocha
passíveis de mobilização;
• geomorfológico - encostas íngremes
(geralmente acima de 25 graus);
• hidrológico - fonte abundante de água
atingindo
os
materiais
suscetíveis
a
escorregamentos.
As corridas de detritos formam-se
Figura 1. Desenho esquemático.
Os mecanismos de geração das corridas de
detritos dependem de uma série de fatores,
como
anteriormente
apresentados.
A
combinação desses elementos gera processos
com dinâmicas e magnitudes distintas. Podem
ser identificados três modelos de geração de
corridas de detritos:
• massas
mobilizadas
por
meio
de
escorregamentos nas encostas laterais que
atingem os canais de drenagem na forma de um
fluido viscoso; ocorre uma mistura deste
material mais fino com a água do escoamento
superficial, forçando a mobilização do material
grosso na drenagem. Neste caso, podem ser
identificadas duas situações: escorregamentos
generalizados nas encostas ou a ocorrência de
um grande escorregamento com volume de
sólidos suficiente para a geração do processo de
corrida de massa;
• materiais mobilizados por escorregamentos
nas encostas atingem os canais de maneira lenta
ou repentina em quantidade suficiente para
formar um barramento natural, obstruindo o
fluxo de água+lama. Por aumento da pressão de
água a montante, ocorre a ruptura do
barramento.
Verifica-se que em muitos casos, o processo
atinge magnitudes maiores, mobilizando grande
quantidade de material a jusante;
• vazões elevadas de água, geradas por chuvas
muito intensas, aumentam a lâmina d’água nas
calhas de drenagem, até um nível crítico em que
se inicia a mobilização do material do leito.
Este tipo de evento é recorrente no tempo,
sendo este em geral superior do que quando
comparado com o de outros movimentos de
massa de solo. Apesar deste fato, o fenômeno
pode ocasionar conseqüências mais graves,
devido ao seu grande poder destrutivo e extensa
área de alcance.
Quanto aos fatores geomorfológicos, os
parâmetros que influenciam são: área total da
bacia, área da bacia com declividade superior a
30º, amplitude da bacia, inclinação do canal
principal e a forma da bacia (circularidade).
Áreas com declividade acima de 30º são áreas
potenciais à geração de escorregamentos e,
portanto, potenciais fornecedoras de sedimentos
para alimentar as corridas de massa. Logo,
quanto maior for a porcentagem da área da
bacia com declividade acima de 30º, mais
crítica a bacia é em relação à geração de
corridas. A inclinação média dos canais
principais influencia as perdas de energia
durante o processo, de modo que os canais de
maior inclinação mobilizam materiais por
maiores distâncias. A forma e o tamanho da
bacia influenciam no tempo de concentração de
águas superficiais. Bacias mais circulares e
menores apresentam menor tempo de
concentração, sendo mais críticas para a geração
de cheias e corridas de massa. A amplitude das
encostas é outro fator de influência, sendo que
maiores amplitudes são mais favoráveis para a
sua ocorrência.
Em relação aos fatores geológicos, é de
fundamental
importância
avaliar
a
disponibilidade de material passível à
mobilização na bacia, como depósitos aluviais e
coluviais, ou capas de grande espessura de solos
residuais, pois estes podem ser removidos e
contribuir para a formação do processo.
Quanto aos fatores climáticos, a chuva é o
principal agente deflagrador quando as encostas
não sofrem influências significativas de sismos,
atividades vulcânicas, ou avalanches de neve.
Atividades antrópicas tais como degradação
da vegetação, cortes e escavações e drenagens
artificiais são fatores geralmente agravantes que
contribuem para a erosão e desenvolvimento de
escorregamentos, e ainda para a saturação dos
solos e alimentação dos materiais para
deflagração da corrida.
4
DESCRIÇÃO DO LOCAL
A região onde ocorreu a corrida de detritos pode
ser classificada como área de tálus / colúvio,
onde predominam a ocorrência de blocos de
rochas de magnitude significativa. A rocha
matriz é constituída fundamentalmente por
gnaisse, apresentando grande compartimentação
por falhas e fraturas, intrusões e apresentando
um intenso intemperismo diferencial.
O local da corrida apresenta-se numa área
com declividade elevada, dentro de um
talvegue, com cobertura vegetal densa, como
pode ser visto na Figura 2.
Este ponto já tinha sido identificado como
ponto de risco, em inspeções anteriores, onde
um grande bloco de rocha aparentemente solto,
a jusante do duto, poderia se desprender e
descalçar o duto. Foi realizado projeto para
estabilização do bloco, porém a obra não tinha
sido feita ainda, pois estava aguardando licença
ambiental, já que apresentava um pequeno
córrego.
Figura 2. Localização do bloco de rocha solto logo a
jusante do duto antes da corrida de detritos.
5
DESCRIÇÃO DO EVENTO
A corrida foi gerada a partir da ocorrência de
escorregamentos nas encostas deflagrados pelo
evento chuvoso de novembro de 2009, em
função dos seguintes fatores:
- Geologia: maciços rochosos muito fraturados
(fraturas tectônicas + fraturas de alívio) servem
como fonte de materiais rochosos e solo,
mobilizáveis;
- Geomorfologia: encostas com declividades >
25° aumentam a energia do movimento e a
capacidade de mobilização de depósitos nas
margens;
- Hidrologia: chuvas do dia totalizaram 156,8
mm em 8 horas.
Rompidos das encostas fragmentos rochosos,
solo e detritos vegetais atingiram o curso d´água
onde escoaram com alto potencial energético,
retrabalhando depósitos de antigas corridas,
depósitos de encosta de taludes marginais e os
sedimentos menos grosseiros, ganhando maior
volume e energia de deslocamento. Ao atingir o
paredão rochoso a 150 m do trecho afetado, a
montante da estrada, a corrida de massa se
transformou numa avalanche, “lavou” a rocha
do paredão, removeu o material ali presente, e
destruiu o muro (de pedra) que arrimava o
talude a jusante da estrada, no cruzamento da
via com o talvegue.
Ao atingir o patamar da estrada, o material se
dividiu; parte depositou e parte se espraiou.
Neste alargamento a frente de onda incorporou
os materiais dispostos nas laterais do canal, que
foram transportados e ajudaram a mobilizar
parte do depósito de blocos dispostos ao longo
do canal.
Como encontraram logo um patamar natural
de deposição, situado em um compartimento
morfológico menos íngreme, os blocos rochosos
logo se depositaram por perda de energia
potencial, enquanto o avanço do fluxo “levava”
o material de granulometria mais fina.
Este evento, não rompeu o duto, porém
provocou danos e teve como conseqüência a
paralização de sua operação. A estrada de
acesso ficou totalmente destruída.
Após o evento, imediatamente acima do
duto, observou-se o acúmulo de grande
quantidade de blocos de rocha e solo
transportados, inconsolidados (figura 3).
Percebe-se que o material a montante
encontrava-se numa condição de equilíbrio
instável, podendo ser reativada a qualquer
instante a sua movimentação. Os blocos de
rocha podiam ter sua frágil estabilidade
comprometida, pois o material de fundação era
composto por solo saturado e susceptível a
processos erosivos, tanto superficiais quanto
internos (piping).
Figura 3. Vista da região, após a corrida de detritos.
Independente dos problemas estruturais a
que o duto foi acometido pelo choque de
grandes blocos de rocha (figura 4), foi
constatado que o mesmo permanecia
susceptível aos esforços causados, tanto por
uma eventual movimentação dos blocos
localizados imediatamente acima do duto, por
descalçamento dos mesmos, quanto pelo
impacto de blocos que podiam ser mobilizados
mais a montante. Esta reativação dos
movimentos podia ocorrer, por exemplo, por
novos eventos de chuvas intensas.
Desta forma, ficou decidido que o duto iria
ficar fora de operação até que fossem adotadas
medidas mitigadoras e/ou reparadoras.
Figura 5. Variante provisória.
7
ALTERNATIVAS PARA TRAVESSIA
DO DUTO
Foram estudadas 3 alternativas diferentes para
travessia do duto pelo talvegue.
7.1
Figura 4. Vista da situação do duto após a corrida de
detritos.
6
SOLUÇÃO PROVISÓRIA
Devido, principalmente, às condições de
instabilidade dos materiais de fundação em que
estão assentes os blocos de rocha localizados
acima do duto, e também pela dificuldade e
riscos envolvidos na remoção dos referidos
blocos, recomendou-se a execução de uma
variante (figura 5) posicionada em cota
superior, lançada sobre apoios metálicos e
protegida por estrutura tubular.
Nesta condição, o duto não deveria ser
operado em situação de chuvas intensas, em que
fosse constatado o aumento significativo da
vazão da drenagem.
Alternativa 1
Travessia aérea do oleoduto, ao longo da
diretriz atual, através de estrutura metálica, em
treliça.
A estrutura metálica terá a função de
sustentação e proteção do duto a eventuais
impactos de galhos de árvores.
Os apoios da estrutura metálica deverão ser
projetados de forma a não haver risco de
impacto de blocos, ou seja, devem ser locados
fora dos limites do canal de drenagem
(talvegue).
Para garantia da integridade da estrutura
metálica e segurança da ombreira do talvegue,
seria necessária a construção de uma estrutura
de impacto em gabiões e concreto armado à
montante da estrada e outra estrutura em gabião
na ombreira.
7.2
Alternativa 2
Construção da travessia do oleoduto em local a
montante
de
onde
foram
detectados
afloramentos do dique de diabásio. Desta forma,
o duto pode ser lançado numa trincheira
escavada na rocha sã sendo posteriormente
protegido por uma laje de concreto armado e,
assim, completamente protegido de impactos de
blocos que eventualmente viessem a se
desprender de cotas superiores.
7.3. Alternativa 3
Passagem do duto pela diretriz da faixa atual,
em degrau de afloramento do topo rochoso,
protegido por uma laje de concreto armado.
Esta alternativa contempla também a
execução de cortinas atirantadas laterais para
estabilização das ombreiras do talvegue.
8
Afloramento do maciço
rochoso (dique) em uma
das laterais do talvegue
SERVIÇOS DE CAMPO
As seguintes atividades de campo foram
realizadas para escolha da solução definitiva:
• Levantamento planialtimétrico da faixa de
duto com seções indicando o duto e o terreno
natural;
• Sondagens mistas posicionadas em ambos os
lados do canal na faixa de duto;
• Sondagens
mistas
posicionadas
no
afloramento rochoso à montante da faixa;
• Limpeza e desmonte de blocos de rocha
instáveis;
• Levantamento planialtimétrico do local que
mostra o afloramento rochoso à montante da
faixa;
• Mapeamento geológico da área e avaliação
das condições de estabilidade dos blocos.
9
ESCOLHA
DEFINITIVA
DA
SOLUÇÃO
Após analise dos estudos preliminares, optou-se
pela alternativa 1, que contempla a passagem
aérea em estrutura metálica com fundações em
tubulões, muro de impacto a montante para
proteção da estrutura metálica e contenção
lateral com gabiões.
A alternativa 2 foi descartada após análise do
perfil geológico gerado pelas sondagens mostrar
que o topo do dique de diabásico (maciço
rochoso) que aparece em uma das laterais do
talvegue (figura 6) mergulhava abruptamente,
ficando muito profundo na lateral oposta do
talvegue. Este fato inviabiliza a proteção do
duto no maciço rochoso.
Figura 6. Afloramento do dique de diabásio.
A alternativa 3 foi descartada porque as
sondagens mostraram que o que parecia ser um
afloramento do maciço, era um grande bloco de
rocha enterrado, inviabilizando esta alternativa.
Alem do mais, esta escolha implicaria na
realização de obras de grande porte para
contenção das ombreiras (cortinas atirantadas).
10
PROJETO E OBRAS
A partir das análises realizadas, a opção da
estrutura metálica em treliça para a travessia do
duto pelo talvegue foi a que garantia menor
grau de risco para o duto.
Além da estrutura metálica treliçada, o
projeto contempla a construção de estrutura de
impacto à montante da travessia e contenção de
ombreira lateral. As duas obras foram feitas em
gabiões conforme pode ser visto nas figuras 7, 8
e 9.
Figura 7. Estrutura de impacto construída transversal ao
talvegue à montante da passagem aérea do duto.
Estrutura de contenção com gabiões na
ombreira de uma das laterais do talvegue
três pontos. Junto a esses inclinômetros foram
também instalados piezômetros para medir
elevação do nível d’água no interior do solo,
que é a principal causa da movimentação do
solo. Alem disso foi instalado um pluviógrafo
para medições da intensidade de chuva na
região.
11
Figura 8. Obra de contenção da ombreira lateral do
talvegue.
Execução de um das fundações
da estrutura metálica
Figura 9. Parte da contenção lateral e uma das fundações
da estrutura metálica.
10
MONITORAMENTO GEOTÉCNICO
Mesmo com todas as obras finalizadas e em
curso no local, concluiu-se que em se tratando
de uma região susceptível a eventos geotécnicos
é importante que na área seja instalada
instrumentação geotécnica para que parâmetros
importantes como: movimentação do solo,
elevação do nível piezométrico e intensidade
pluviométrica, sejam detectados previamente
antes de alcançarem níveis que possam
interferir na integridade das estruturas e do
duto.
Assim sendo, foram instalados inclinômetros
para monitoramento da movimentação do solo e
. SISTEMA DE ALERTA
Freqüentemente, principalmente no verão,
aumentam as discussões sobre a situação de
risco a corridas de massa sob a qual se
encontram os dutos nas regiões serranas no
Brasil. Tal preocupação se justifica. Em geral, à
época da escolha dos traçados, o conhecimento
das características do meio físico que indicam
um potencial de ocorrência de corridas de massa
ainda não estava à disposição, o que fez com
que muitos dutos fossem implantados
buscando-se apenas a maior linearidade
possível, com vistas a reduzir os custos. Na
última década, não por acaso, algumas
travessias de dutos em regiões serranas foram
afetadas por corridas de massa.
Diferentes questões envolvendo as corridas
de massa foram estudadas por pesquisadores
desde os desastres que afetaram a Cidade do
Rio de Janeiro em 1996. Tais estudos
permitiram acumular conhecimento sobre as
condicionantes predisponentes, os mecanismos
de início, os instrumentos de previsão de
ocorrência e os mecanismos de propagação das
corridas de massa. Até o momento, entretanto,
este conhecimento não foi transferido para
nenhum programa de redução dos problemas
que afetam obras lineares via avaliações
quantificadas e gestão adequada de riscos.
Há, portanto, uma combinação de fatores que
faz com que, apesar do grande número de
variáveis envolvidas na previsão da ocorrência e
alcance das corridas de massa, se estabeleça um
projeto que una de um lado, os responsáveis
pela aplicação de instrumentos de gestão dos
riscos que reduzam os custos associados à
manutenção da segurança das faixas que cruzam
as serras, e de outro, os agrupamentos
geotécnicos que trabalham diretamente com o
problema.
Com vistas a concretizar esta oportunidade,
está em desenvolvimento, através de um
contrato
de
serviço,
entre
o
CENPES/TRANSPETRO/PETROBRAS e a
PUC-Rio, uma plataforma gráfica integradora
dos instrumentos e módulos disponíveis para
previsão e gestão de risco associado a corridas
de massa em áreas serranas do Brasil, dotada
também de procedimentos para a tomada de
decisão durante eventos pluviométricos
extremos.
A construção do sistema para a análise de
risco a corridas de massa (para dutos) em
regiões serranas constitui, contudo, uma tarefa
complexa, devido à diversidade de parâmetros e
de modelos geológicos que precisam ser
analisados
para
o
entendimento
do
comportamento global da bacia de drenagem.
Por conta disto, partiu-se para desenvolvimento
de um protótipo na Serra do Tinguá. Desta
forma será possível testar a metodologia e
avaliar sua aplicabilidade para os demais canais
de drenagem que tenham dutos sob risco no
Brasil.