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Apresentação em tema: "ROMERO CÉSAR GOMES – NUGEO / UFOP"— Transcrição da apresentação:
1 ROMERO CÉSAR GOMES – NUGEO / UFOP
PALESTRA TÉCNICA ROMERO CÉSAR GOMES – NUGEO / UFOP JOSÉ HELI DE ALMEIDA – TONIOLO, BUSNELLO
2 CONTEXTUALIZAÇÃO Um aproveitamento hidrelétrico do tipo PCH pode induzir a idéia de se tratar de um empreendimento de pequeno porte em relação a projetos de grandes usinas hidrelétricas. Na verdade, uma PCH constitui uma obra específica e complexa, que pode incorporar grandes estruturas de barramento e cujos projetos são comumente afetados por condicionantes hidrológicos e geológico-geotécnicos tão críticos quanto os de outros projetos de maior porte. No caso de uma PCH, estas condicionantes incorporam a condição específica de se tratar de um empreendimento envolvendo prazos consideravelmente menores e recursos financeiros muito mais limitados para a elaboração dos projetos.
3 CENÁRIOS Na implantação de um projeto de PCH, é natural e inevitável que ocorram discrepâncias entre o planejado e o construído (Projeto Básico x 'obra como construída'). Tais discrepâncias devem ser mantidas dentro de limites admissíveis, de forma que os impactos decorrentes não sejam significativos, a ponto de comprometer seriamente os cronogramas e/ou os custos globais do empreendimento. A prática atual em projetos de PCH's tem demonstrado que estes impactos vão muito além destes 'limites admissíveis', com interferências substanciais no andamento previsto da obra. Tais implicações têm levado a uma profunda rediscussão dos modelos vigentes de contratos de grandes obras, especialmente aqueles formalizados por preço global (modelo EPC).
4 PREMISSAS Caracterização do 'risco geológico potencial' do projeto (o risco geológico entendido como uma premissa de projeto) O conceito de risco geológico está condicionado à qualidade e à quantidade das investigações realizadas: menos investigação qualificada, maior o risco de se defrontar com os chamados 'incidentes geológicos'. Formulação de um Modelo Geológico Básico para a Obra: compatibilização entre o risco geológico aceitável e a investigação geológica pertinente na contratação da obra de uma PCH.
5 PONTE PALESTINA TRIUNFO CACHOEIRA ENCOBERTA GRANADA
Neste trabalho, são analisados e quantificados os impactos decorrentes dos 'incidentes geológicos' no contexto de 5 diferentes empreendimentos de PCH's, cujas obras geotécnicas foram executadas pela mesma empreiteira. Em todos os casos estudados, o acesso direto às fundações, após a fase de desvio do rio, mostrou realidades muito distintas daquelas previstas nos estudos do Projeto Básico, com variações expressivas da locação do topo rochoso inferido e devido á presença de feições geológicas locais não detectadas previamente nas fases de investigação do sítio dos barramentos. PONTE PALESTINA TRIUNFO CACHOEIRA ENCOBERTA GRANADA
6 Belo Horizonte Minas Gerais Espírito Santo Rio de Janeiro Juiz de Fora
7 PCH-Ponte
8 INFORMAÇÕES GERAIS DA PCH PONTE
Potência: 24,4 MW Queda Bruta: 56,8 m Início da Obra: Fev/2002 Início da Operação Comercial Grupo I: Maio/2003 Início da Operação Comercial Grupo II: Maio/2003 Comprimento da Crista: 161,00 Altura Máxima do Barramento: 32,00 m
9 Investigação Geológico-Geotécnica na Fase do Inventário
mapeamento geológico-geotécnico da área na escala 1:1.000 5 sondagens rotativas (SRPO-01 a SRPO-05) 21 sondagens mecânicas mistas (SM-01 a SM-21; SM-13 e 14 inclinadas de 300) perfuração de 236,75 m em solo e 476,55 m em rocha ensaios SPT e de infiltração nos trechos em solo 142 ensaios de perda d' água nos trechos em rocha instalação de 02 medidores de NA em cada ombreira execução de 01 poço na OD para coleta de amostras indeformadas coleta de amostras de rocha sã em afloramentos da OE séries de ensaios de laboratório em amostras em solos, rochas e em testemunhos de sondagens mistas
10 Investigação Geológico-Geotécnica na Fase do Inventário
11 Arranjo Geral das Estruturas da PCH Ponte
12 Incidente Geológico I: Presença de Juntas de Alívio Preenchidas com Material Alterado na Fundação da Barragem da PCH Ponte A exigência de fundação em rocha sã para a implantação da barragem de CCR (alternativa selecionada) obrigou a remoção controlada, por meio de explosivos, de toda a camada de rocha sobreposta a esta zona, cuja espessura, da ordem de 30 a 50 cm, poderia induzir recalques, além de comprometer a estanqueidade da fundação.
14 Detonação Controlada na Fundação da Barragem
15 Incidente Geológico II: Presença de Zonas de Rocha Sã e Alterada na Região da Casa de Força da PCH Ponte Os condicionantes geológicos locais representados pela ocorrência de uma zona de rocha muito alterada exigiram a realocação da Casa de Força para uma situação mais favorável à execução dos serviços (maciço em rocha sã), com acréscimos consideráveis dos volumes das escavação inicialmente previstos.
16 Rearranjo do Eixo do Barramento da PCH Ponte
Rearranjo da Casa de Força da PCH Ponte
17 CASA DE FORÇA PROJETO BÁSICO
18 Uma das opções revistas para minimização destes impactos nos custos consistiu na possibilidade da eliminação da chaminé de equilíbrio, o que se verificou possível mediante a reavaliação dos limites de sobrepressões e, conseqüentemente, das velocidades máximas ao longo do circuito hidráulico, fundamentada nas seguintes hipóteses: aumento da seção do túnel de adução, no trecho sem revestimento , de 27m² para 32,5m², alteração na unidade hidráulica a fim de prover o fechamento da turbina com duas rampas diferentes e limitação do funcionamento, em rede isolada, em 90% da potência nominal. esta alteração proporcionou uma economia relevante na obra, uma vez que cerca de m³ de escavação subterrânea em rocha não foram realizados.
19 Circuito Hidráulico do Projeto Básico da PCH Ponte
20 Circuito Hidráulico Modificado da PCH Ponte (sem chaminé de equilíbrio)
22 PCH-PALESTINA
23 INFORMAÇÕES GERAIS DA PCH PALESTINA
Potência: 12,4 MW Queda Bruta: 27,7 m Início da Obra: Março/2002 Início da Operação Comercial: Outubro/2003 Comprimento Crista : 171,00m Altura máxima: 32,00m
24 Investigação Geológico-Geotécnica na Fase do Inventário
mapeamento geológico-geotécnico da área na escala 1:2.000; OD: duas sondagens mistas (SMPA-03 e SMPA-04), cinco rotativas (SRPA-05 a SRPA-07, SRPA-09 e SRPA-10) e cinco à percussão (SPPA-05 a SPPA-07, SPPA-09 e SPPA-10); leito do rio: uma sondagem rotativa (SRPA-10), inclinada de 450; OE: duas sondagens rotativas (SRPA-01 e SRPA-02) e duas à percussão (SPPA-01 e SPPA-02); ensaios SPT e de infiltração nos trechos em solo; um estudo geofísico (sísmica de refração) para caracterização do topo rochoso local.
25 Investigação Geológico-Geotécnica na Fase do Inventário
26 Arranjo Geral das Estruturas da PCH Palestina
27 Incidente Geológico I: Necessidade de Mudança do Eixo do Barramento da PCH Palestina
O eixo do barramento da PCH Palestina, foi deslocado cerca de 70m para jusante, região na qual o topo rochoso apresentou-se em melhores condições geotécnicas para o fechamento da barragem na ombreira direita.
28 EIXO DO PROJETO EXECUTADO
EIXO DO PROJETO BÁSICO
29 Mudança do Eixo do Barramento da PCH Palestina
30 Incidente Geológico II: Remoção de Blocos e Escavação de Solos Moles na Zona de Fundação da PCH Palestina Após a fase de desvio do rio, constatou-se a necessidade da remoção de grandes quantidades de blocos de rocha na região da calha do rio, disseminados ao longo da fundação da barragem. Analogamente, fez-se necessário serviços adicionais para a remoção de bolsões de rocha alterada e de solos moles de ocorrência generalizada na zona de fundação.
33 Estas sobre-escavações, associadas a grandes quantitativos de volumes de materiais removidos e não previstos no projeto básico, implicaram em acréscimos significativos de custos, com impactos relevantes também no cronograma dos serviços.
34 Sobre-escavação Ocorrida na Zona de Fundação da PCH Palestina
36 PCH-TRIUNFO
37 INFORMAÇÕES GERAIS DA PCH TRIUNFO
Potência: 24,4 MW Queda Bruta: 36,4 m Início da Obra: Agosto/2002 Início da Operação Comercial Grupo I:Dezembro/2004 Início da Operação Comercial Grupo II: Dezembro/2004 Comprimento da Crista: 285,00m Altura máxima do Barramento: 42,00m
38 Investigação Geológico-Geotécnica na Fase do Inventário
mapeamento geológico-geotécnico da área na escala 1:2.000; OD: duas sondagens mistas (SMTR-02 e SMTR-03), três rotativas (SRTR-04, SRTR-05 e SRTR-10) e três a percussão (SPTR-04, SPTR-05 e SPTR-10); leito do rio: uma sondagem rotativa (SRTR-08 ), inclinada de 300; OE: duas sondagens mistas (SMTR-01 e SMTR-07), três rotativas (SRTR-06, SRTR-08 e SRTR-09) e três à percussão (SPTR-06, SPTR-08 e SPTR-09); ensaios SPT e de infiltração nos trechos em solo; ensaios de perda d' água; um estudo geofísico (sísmica de refração) para caracterização do topo rochoso local.
39 Investigação Geológico-Geotécnica na Fase do Inventário
40 Arranjo Geral das Estruturas da PCH Triunfo
41 Incidente Geológico I: Sobre-escavações nas Fundações da Barragem da PCH Triunfo
Estas sobre-escavações, associadas a grandes quantitativos de volumes de materiais removidos e não previstos no projeto básico, implicaram em acréscimos significativos de custos, com impactos relevantes também no cronograma dos serviços.
43 Incidente Geológico II: Zona de Rocha Alterada na Região da Fundação do Bloco de Ancoragem do Conduto Forçado A remoção deste bloco de rocha, com características geotécnicas totalmente desfavoráveis em termos de capacidade de suporte da estrutura prevista no local, implicaria em atrasos consideráveis no cronograma das obras. Assim sendo, optou-se pela estabilização do mesmo, mediante a sua ancoragem ao maciço de rocha sã por meio de chumbadores múltiplos.
45 O arranjo original foi alterado tanto em termos da natureza como da locação da estrutura de interface na região da OD. Assim, o muro de transição previsto no projeto básico foi substituído por um muro-ala equivalente, diminuindo-se o espaço de construção e facilitando o ensecamento do rio para a construção das estruturas de concreto e das adufas de desvio, resultando em uma redução dos quantitativos das escavações na região da ombreira esquerda. Construção de uma pré-ensecadeira, não prevista no projeto original, para permitir o início imediato da construção da barragem de terra.
47 PRÉ- ENSECADEIRA
48 Como um aspecto adicional, é interessante enfatizar que as áreas de empréstimo de solo para a construção dos aterros compactados da barragem, foram localizadas no domínio do lago final da barragem , o que não havia sido estabelecido pelo Projeto Básico. Tal escolha resultou em vários benefícios, tais como a redução dos impactos ambientais causados por estas escavações, eliminação da necessidade de recuperação de áreas degradadas, além da obtenção de materiais com umidades praticamente equivalentes às umidades ótimas de compactação.
49 Áreas de Empréstimo na Zona de Inundação do Lago da PCH Triunfo
51 PCH-CACHOEIRA ENCOBERTA
52 INFORMAÇÕES GERAIS DA PCH CACHOEIRA ENCOBERTA
Potência: 22,7 MW Queda Bruta: 73,89 m Início da Obra: Junho/2002 Início da Operação Comercial Grupo I: Novembro/03 Início da Operação Comercial Grupo II: Novembro/03 Comprimento da Crista: 191,00m Altura Máxima do Barramento: 53,00 m
53 Investigação Geológico-Geotécnica na Fase do Inventário
mapeamento geológico-geotécnico da área na escala 1:2.000; 16 sondagem mistas; perfuração de 245 m em solo e de 170 m em rocha.
54 Arranjo Geral da PCH Cachoeira Encoberta
55 Obras de Desvio do Rio Glória (Concepção Inicial)
56 Incidente Geológico I: Presença de Falha na Zona de Fundação
Com o início das operações de limpeza e de preparo da fundação para a concretagem das estruturas da ombreira esquerda, constatou-se a presença de material alterado no antigo leito do rio, que corresponderia potencialmente a uma zona de material de preenchimento de uma falha geológica de amplitude local.
57 Presença de Material Alterado em Zona de Falha (OE)
58 Novas investigações geotécnicas, representadas por um programa específico de sondagens rotativas, confirmou esta hipótese e delimitou a abrangência e a locação da falha. Este fato implicou a necessidade de um reestudo completo do projeto, com impactos enormes no custo global e no cronograma da obra.
59 Uma vez que a zona detectada da falha estendia-se sob a ensecadeira, caracterizou-se a total impropriedade da concepção original de desvio do rio, impondo-se novo projeto e a imediata remoção da ensecadeira já construída. Além da necessidade das obras complementares, estes problemas comprometeram totalmente o cronograma da obra, adiando a sua continuidade para o período seguinte ao da estação das chuvas.
60 Novo Projeto de desvio do Rio Glória
61 Construção da Nova Ensecadeira na Ombreira Direita
62 Tratamento da Fundação do Barramento (Falha geológica)
63 Galeria de Desvio e Trabalhos de Tratamento da Zona de Falha
64 Estrutura de Concreto da Fundação do Vertedouro
66 PCH-Granada
67 INFORMAÇÕES GERAIS DA PCH GRANADA
Potência: 15,8 MW Queda Bruta: 64,0 m Início da Obra: Fevereiro/2002 Início da Operação Comercial: Julho/2003 Comprimento da Crista: 269,00m Altura Máxima do Barramento: 29,00 m
68 Investigação Geológico-Geotécnica na Fase do Inventário
mapeamento geológico-geotécnico da área na escala 1:2.000; 18 sondagens a percussão, com 136,61 m perfurados; 10 sondagens rotativas, com 331,58 m perfurados; 03 sondagens mistas, com 87,48 m perfurados; 06 poços de inspeção; 31ensaios de infiltração nos trechos em solo; 44 ensaios de perda d' água; sísmica de refração nas áreas de emboque e desemboque do túnel de adução.
69 Investigação Geológico-Geotécnica na Fase do Inventário
70 Arranjo Geral PCH Granada
71 Incidente Geológico I: Presença excessiva de matacões e necessidade de muitas obras de regularização da zona de fundação A necessidade de remoção de grandes volumes de matacões e materiais finos, bem como da reconstituição estrutural da área por concreto de regularização, implicou em profundos impactos sobre o cronograma da obra, o que resultou em um atraso considerável do início do aterro.
74 Incidente Geológico II: Galgamento e Ruptura da Barragem e Nova Estabilização do Talude da Ombreira Direita Estes atrasos foram tão críticos para a construção da barragem que, avançando à época das estações chuvosas, resultaram no galgamento e na ruptura da barragem e de parte da ombreira direita .
76 Remoção e Preparação da Fundação na Área da Ruptura
77 Projeto Original da barragem da PCH Granada
78 Projeto Executado da barragem da PCH Granada
79 Perfil da Escavação do Barramento - Executado
81 Variações Percentuais Decorrentes dos Incidentes Geológicos
82 As variações percentuais das discrepâncias entre as proposições do Projeto Básico e os serviços realizados nas obras foram bastante pronunciadas no caso da PCH Ponte e menores no caso da PCH Triunfo. Estes resultados mostram claramente como tanto a experiência de obra como a prática construtiva permitiram a melhoria global dos empreendimentos conduzindo a soluções mais objetivas e com maior economia ao longo do tempo (a PCH Ponte foi a primeira destas hidrelétricas a ser construída, ao passo que a PCH Triunfo foi executada por último).
84 Critérios de Projeto incluindo os riscos geológicos em Obras de PCH's
(i) Estabelecer e formalizar o modelo geológico como diretriz do Projeto Básico de uma PCH O modelo geológico de uma PCH deverá associar as correlações entre os riscos geológicos e o quantitativo das investigações geológicas admitidas como satisfatórias e admissíveis para o porte da obra em implantação. Em síntese, isto deverá corresponder, em essência, mais investigação e menos previsão. Em se tratando de uma premissa de projeto, os imprevistos e os riscos geológicos devem estar clara e objetivamente pré-definidos por cláusula contratual específica.
85 Critérios de Projeto incluindo os riscos geológicos em Obras de PCH's
(ii) No contexto do modelo geológico estabelecido, levando-se em conta um planejamento racional e criterioso das investigações geológico-geotécnicas do sítio do barramento, os 'imprevistos geológicos' devem incluir tanto as feições geológicas atípicas ou desconhecidas como aquelas que não puderam ser devidamente detectadas nos estudos prévios.
86 Critérios de Projeto incluindo os riscos geológicos em Obras de PCH's
(iii) Com a incorporação do risco geológico como premissa de projeto, torna-se automática a sua inserção no orçamento das atividades do empreendimento; entretanto, face a natureza relativa e os potenciais incidentes associados aos mesmos, propõe-se a sua alocação num orçamento opcional (tal como um fundo de caixa), que deverá ser disponibilizado apenas na medida das necessidades essencialmente vinculadas às ocorrências destes potenciais 'imprevistos geológicos'. Tal abordagem implica a rediscussão e a reavaliação dos modelos tipo EPC por custo global.
87 Os imprevistos geológicos nos surpreendem pelo quanto são desconhecidos; as surpresas geológicas nos dão a conhecer o quanto não fomos previsíveis. Texto integral do trabalho disponível em