A formação pedológica da costa brasileira apresenta espessos depósitos de solos moles, e em especial os depósitos na região dos bairros Recreio e Barra da Tijuca são conhecidos por possuírem as piores características geotécnicas na costa brasileira [1]. Solos moles são solos argilosos ou silto-argilosos muito compressíveis com Nspt que varia entre 0 e 4. Em geral esse tipo de solo possui baixa resistência ao cisalhamento, capacidade de carga e permeabilidade, além de um NA (nível d’água) muito próximo a superfície [1].
Os sedimentos que constituem esse tipo de solo datam do quarternário superior, ou seja, mais de 10.000 anos atrás. Em geral, depósitos de solos argilosos moles brasileiros têm como mineral mais frequente a caulinita, mas também ocorre a presença de outros minerais como a ilita, haloisita, montmorilonita e clorita. Esses minerais argílicos ditam as características (superfície, tamanho, forma) das partículas de argila da região [2].
Unidades Geoambientais da Região
De acordo com o mapa geoambiental do estado do Rio, a macrorregião na qual a Vila do Pan se localiza é composta por quatro unidades geoambientais, sendo elas: as planícies fluvio-lagunares (2b1), baixadas (3a), planícies costeiras (5a) e maciços rochosos (15a2 e 15b), como pode ser visto na Figura 1.
Figura 1. Unidades Geoambientais da Baixada de Jacarepaguá. Fonte: Adaptado de [3]
As Planícies Flúvio-Lagunares (2b1) são terrenos inundáveis de argila ou argila-arenosa ricas em matéria orgânica (turfa), com alta concentração de sais e enxofre e baixa capacidade de carga. As baixadas (3a) são formadas predominantemente por solos aluvionares de argila-arenosa e argila-siltosa inundáveis. Tanto essas planícies como as baixadas são tidos como locais de geologia inadequada a urbanização [3].
As Planícies Costeiras (5a) são formada por sedimentos arenosos e areia quartzosa marinhos, de alta permeabilidade e nível freático elevado, suscetível a erosão eólica. A região da Barra da Tijuca também é circundada pelos Maciços Costeiros (15a2 e 15b) compostos por rochas magmáticas como granitos, e metamórficas como a gnaisse facoidal, ortognaisses e paragnaisses, como a Pedra Branca e a Pedra da Gávea; os solos dessas unidades geoambientais são pouco espessos, e a região suscetível a erosões e movimentos de massa [3].
A Vila da Pan está localizada na Baixada de Jacarepaguá, que abrange as Regiões administrativas de Jacarepaguá, Barra da Tijuca e Cidade de Deus e onde se localiza o Complexo Lagunar de Jacarepaguá, formado pelas lagoas de Jacarepaguá, Camorim, Tijuca, Marpendi e Lagoinha [4]. Localizando no mapa da Figura 2, percebe-se que a região da baixada faz parte das unidades geoambientais das Planícies Flúvio-Lagunares e Costeiras, o que faz sentido, visto que areias marinhas/lagunares e argilas orgânicas com turfas foram indicados como sendo os solos formadores da área [5].
Figura 2. Localização da Baixada de Jacarepaguá. Fonte: [4]
Unidades Geológicas da Região
Além das unidades geoambientais, é possível conhecer a composição geológica da região dos entorno do empreendimento da Vila do Pan através do mapa geológico do estado. A Figura 3 apresenta um corte do mapa, com foco na região da Baixada de Jacarepaguá, e abaixo, a tabela 1 indica a composição geológica de cada unidade presente na baixada de acordo com as legendas do mapa.
Figura 3. Unidades geológicas da Baixada de Jacarepaguá. Fonte: [6]
Tabela 1. Unidades geológicas da Baixada de Jacarepaguá. Fonte: [6]
Perfil Geotécnico da Vila Pan-Americana
O terreno onde foi implantada a Vila Pan-Americana é formado por solo orgânico turfoso muito mole e solo argiloso ambos com presença de conchas até profundidades que variam entre 6 a 12 metros, com teores de umidade que variaram entre 200% e 400%, abaixo dos quais começa a ocorrer solos sedimentares e residuais de melhor capacidade de suporte. Por esse motivo as edificações que compõem a vila foram construídas em fundações de estacas [5].
Um perfil geotécnico do subsolo da área pode ser visto na Figura 4, e foi obtido através de quatro sondagens SPT [5]. Os valores de Nspt obtidos em cada camada podem ser vistos na imagem, e é possível identificar que na camada de argila mole, cuja profundidade varia entre 8,90m a 9,50m foram obtidos Nspt iguais a 0.
Figura 4. Perfil geotécnico do subsolo da Vila do Pan. Fonte: [5]
Referências
[1] MARQUES, M. E. S.; BERBERT, L. A.; AGUIAR, W. B. De. Mapeamento geotécnico de um depósito de solo compressível em Guaratiba, Rio de Janeiro. Revista Militar de Ciência e Tecnologia, 2016.
[2] CARNEIRO, R. F. Previsão do comportamento da argila mole da Baixada de Jacarepaguá: o efeito da submersão do aterro e do adensamento secundário. Tese de Mestrado. Rio de Janeiro, 2014.
[3] DANTAS, M. E.; SHINZATO, E.; MEDINA, A. I. De M.; SILVA, C. R. Da.; PIMENTEL, J.; LUMBRERAS, J. F.; CALDERANO, S. B. Diagnóstico Geoambiental do Estado do Rio de Janeiro. Brasília, 2000.
[4] CARVALHO, R. P. B. De. Qualidade urbana /ambiental no território carioca: o caso do planejamento da Baixada de Jacarepaguá, Rio de Janeiro. Caderno de Geografia, 2013.
[5] BORBA, A. M. Análise de Desempenho de Aterro Experimental na Vila Panamericana. Tese de Mestrado. Rio de Janeiro, 2007.
[6] SILVA, L. C. da.; CUNHA, H. C. da S. (Organizadores). Geologia do Estado do Rio de Janeiro. Brasília, 2001.
Em fevereiro de 2018, fortes chuvas seguidas de um tremor de terra (2,5 pontos na escala Richter) serviram de advento para incontáveis trincas e recalques em ruas e edificações nos bairros Pinheiro, Bebedouro e Mutange em Maceió, Alagoas [1]. Aproximadamente 50 mil pessoas precisaram abandonar a região, considerada agora área de risco [2]. No entanto, as chuvas não eram as responsáveis pela subsidência (afundamento) dos bairros (Figura 1). Então, o que gerou esse processo?
Figura 1. Esquema ilustrativo do processo de subsidência e danos causados na superfície do terreno. Fonte: CPRM [3].
Ao avaliar as possíveis causas para o afundamento dos três bairros na capital alagoana, o Serviço Geológico do Brasil (CPRM) propôs algumas linhas de pesquisa para entender a subsidência na região (veja mais em [4]). Neste artigo, abordaremos de uma forma simplificada três linhas de pesquisa, quais sejam o uso e a ocupação do solo, os aspectos geológicos da região e a extração de sal-gema.
Uso e ocupação do solo
Os bairros Pinheiro, Bebedouro e Mutange apresentam diferentes características de uso e ocupação do solo. O bairro Pinheiro se estende por uma área plana; apresenta urbanização já consolidada, com ruas pavimentadas, edificações em padrão construtivo elevado e tendência à verticalização (construção de prédios com múltiplos pavimentos). Já os bairros Bebedouro e Mutange ocupam terrenos com declividade; apresentam edificações em padrões construtivos inferiores e urbanização precária, a qual dificulta o acesso a certas regiões [5]. Estima-se que, atualmente, os bairros possuam cerca de 32 mil habitantes no total.
Em 1960, a região cresceu de modo orgânico e desordenado. Obras públicas nas décadas de 70 e 80 não implantaram instalações de saneamento básico adequadas, o que obrigou a população a fazer uso de sistemas de fossa-sumidouro. Esse tipo de instalação lança uma carga constante de águas servidas (esgoto) na matriz do solo, o que pode reduzir sua tensão efetiva (tensão entre os grãos) e, consequentemente, aumentar as tendência de erosão dos terrenos já submetidos a processos de afundamento. O acúmulo e a infiltração de água de chuva em embaciamentos endorreicos (regiões em que a água se acumula e que não apresentam saída superficial) no bairro Pinheiro, por sua vez, também podem contribuir para reduzir a tensão efetiva do solo [6].
Ao avaliar essas informações, a CPRM concluiu que esse conjunto de características somente não seria suficiente para causar a subsidência da região - no mais, poderiam agravar os afundamentos.
Aspectos geotécnicos
Os três bairros estão assentados sobre as formações geológicas (da mais superficial para a mais profunda) Algodoais, Poção, Maceió e Coqueiro Seco (Figura 2, Quadro 1).
Figura 2. Modelagem computacional das formações geológicas sob o bairro Pinheiro. Fonte: CPRM [4].
Quadro 1. Formações geológicas sobre as quais se assentam os bairros Pinheiro, Bebedouro e Mutange em Maceió/AL, Brasil. Fonte: CPRM [7, 8].
O Grupo Barreiras, camada superficial da Formação Algodoais sob o qual se assentam os três bairros, é formado principalmente por caulinita, goethita e quartzo e classificado quanto a sua granulometria como um solo silto-arenoso. A predominância de silte e areia — que também foi identificada em outros pontos de Maceió — indica que esse solo é mais suscetível a processos erosivos. A presença desprezível de argilominerais expansivos, por sua vez, indica que o solo não apresenta tendências a colapsar ou expandir [8] — diferentemente do que foi registrado em várias edificações pelos bairros [5].
Devido a esse conjunto de características, a CPRM concluiu que a geologia da região também não contribui para o afundamento de edificações e instalações urbanas, visto que essas características geotécnicas são similares em todo o município de Alagoas.
Exploração de sal-gema
Sal-gema é o nome dado à rocha sedimentar de origem química composta majoritariamente pelo mineral halita. Ele é encontrado em jazidas sob a superfície terrestre e é usualmente extraído por métodos de lavra subterrânea [9].
Ao integrar dados geológicos e de extração de sal-gema na região (realizada pela mineradora Braskem), a CPRM identificou que [3]:
Algumas das escavações realizadas interceptam fraturas de origem tectônica pré-existentes na região.
Há indícios de desplacamento do teto de algumas minas, também relacionado às falhas pré-existentes no maciço.
A extração de sal-gema alterou a tensão interna no maciço rochoso, provocando o colapso de algumas minas.
Por fim, a CPRM concluiu que a deformação nas cavernas da mineração e a localização destas em meio a falhas tectônicas pré-existentes na região tiveram papel fundamental na origem dos fenômenos que estão causando danos nos bairros Pinheiro, Bebedouro e Mutange [3]. A mineração de sal-gema na região será melhor explorada em outra publicação.
Em paralelo a esses estudos, uma intensa briga judicial ocorre entre a Braskem e o poder público alagoano, a fim de definir as responsabilidades sobre a subsidência em andamento e as consequências legais dessa situação [1].
Referências
Nas principais metrópoles do mundo, as linhas subterrâneas são opções apropriadas para o transporte público. A alternativa é viável por proporcionar “menor impacto à superfície, menor volume de desapropriações, facilidades para o remanejamento de grandes interferências enterradas, reduzidas interrupções do tráfego e preservação do patrimônio histórico.”[1]
Porém, como pode se observar na figura 1, a construção não é nada fácil. Vários fatores precisam ser levados em conta, principalmente voltados para a Geologia aplicada à Engenharia.
Figura 1 – Construção da Linha 5 em São Paulo (Fonte: Metrô SP)
OS FATORES GEOLÓGICOS
A construção de um transporte ferroviário subterrâneo deve ser feita apenas após os estudos dos fatores geológicos, desde a escolha do lugar. Esse conceito é amplamente conhecido, já que “a fase mais importante dos trabalhos preliminares para túneis é a exploração cuidadosa das condições geológicas. A locação geral de um túnel, apesar de governada pelos interesses econômicos e de tráfego, somente é definida quando são definidas as condições geológicas”.[2]
Uma estrutura firme e segura, o metrô mais reto possível, os fatores geológicos e hidrológicos do lugar precisam ser avaliados, porque isso irá fazer total diferença.
Um exemplo disso é o afundamento da calçada no bairro Ipanema no Rio de Janeiro em 2014, próximo à obra do metrô, observada na Figura 2. Esse caso é descrito como “o problema na Rua Barão da Torre foi geológico. No projeto executivo não constava essa parte do terreno, que é de transição entre rocha e solo arenoso”. [3]
Figura 2- Calçada do bairro Ipanema após incidente com obras do Metrô (Fonte: José Lucena/Futura Press/Estadão Conteúdo)
Logo, a expansão da malha ferroviária está estritamente ligada aos aspectos geológicos-geotécnicos nos projetos conceituais, principalmente ligados à rocha, o que influencia diretamente na forma que será aberto o túnel.
MÉTODOS CONSTRUTIVOS
Trincheiras ou VCA
O método é utilizado em condições geotécnicas dos mais diversos tipos. Costuma ser feito em local baixo, conforme a Figura 3, onde não influencia o sistema viário ou possa desviar o tráfego sem problemas.
Figura 3 – Exemplo de Trincheira (Fonte: Metrô SP)
Para a construção das trincheiras, o procedimento é o seguinte: são abertas valas de grandes dimensões e são feitas paredes laterais de contenção dos taludes. Após isso, ocorre o rebaixamento do lençol freático até a profundidade necessária, para começar a construção definitiva das estruturas do metrô. Por fim, o local é reaterrado.
Túnel Mineiro ou NATM
A figura 4 é o método NATM, específico para construção de estações subterrâneas de dimensões muito maiores. Tem a vantagem de permitir a mudança de escavação em qualquer ponto, dependendo da necessidade geométrica, por conta de fatores geológicos, como maciços pouco competentes ou forte pressão hidrostática. Nesse método é recorrente que ocorra “rebaixamento do lençol freático, revestimento prévio e as mais comumente usadas, injeções químicas ou de cimento”. [1
Figura 4 – Exemplo de Túnel Mineiro (Fonte: Metrô SP)
O método é como uma “escavação sequencial do maciço utilizando concreto projetado como suporte, associado a outros elementos como cambotas metálicas, chumbadores e fibras no concreto, em função da capacidade autoportante do maciço”.[1]
Mecanizado ou TBM
Na figura 5 se observa um método que no Brasil também é chamado de “Tatuzão”, porque essa máquina tuneladora é utilizada na escavação de rochas duras para evitar o uso de explosivos, se infiltrando e escavando o local, abrindo o caminho.
Figura 5 – Exemplo de TBM (Fonte: Tunneling Journal)
Ela é feita de forma mecânica, com uma couraça que permite penetrar o maciço, e avançando através da reação do maciço contra os anéis de revestimentos montados previamente. E existem vários tipos de TBM, como suporte natural, suporte mecânico, ar comprimido, bentonítica e EPBs, conforme a figura 6.
Figura 6 – Tipos de TBM (Fonte: Metrô SP)
REFERÊNCIAS
[1] O Metrô Subterrâneo. Metrô SP, 2019. Disponível em: < http://www.metro.sp.gov.br/tecnologia/construcao/subterraneo.aspx >. Acesso em: 01 de julho de 2021
[2] MARANGON, Márcio. Noções sobre escavações subterrâneas. Juiz de Fora: UFJF, 2007. Unidade 6, p. 1-30.
[3] Geologia e Geotecnia na expansão do metrô do Rio. Portal Clube de Engenharia, 2017. Disponível em: <http://portalclubedeengenharia.org.br/2017/10/18/geologia-e-geotecnia-na-expansao-do-metro-do-rio/ >. Acesso em: 01 de julho de 2021.
