controle de erosao atraves de tubos de geotextil

O USO DA TECNOLOGIA DE TUBOS DE GEOTÊXTIL PARA
CONTROLE DE EROSÃO MARINHA E FLUVIAL
Nathalia Paiva Barbosa de Castro, [email protected]
Allonda Geossintéticos Ambientais, Consultora.
Luiz Gustavo Burihan Escobar, [email protected]
Allonda Geossintéticos Ambientais, Diretor.
Paula de Mello Martins, [email protected]
Allonda Geossintéticos Ambientais, Eng. Geotécnica.
RESUMO
A utilização de tubos de geotêxtil para controle de erosão já conta com um
histórico iniciado nos anos 60 na Holanda. Esta aplicação teve seu inicio em
obra de proteção costeira e vem sendo aplicada em inúmeros países como, por
exemplo, Estados Unidos, México, Alemanha, Brasil entre outros. A Engenharia
também vem lançando mão dos beneficios desta tecnologia para a proteção de
margens contra a erosão fluvial em áreas que perderam sua mata ciliar, onde é
possível criar defletores de fluxo para a restituição dos sedimentos carreados.
Os tubos de geotêxtil são elementos tubulares, que para esta aplicação, são
preenchidos por emulsão (água + material granular). As propriedades hidráulicas
do geotêxtil tecido permitem que a parte sólida seja retida e a parte líquida drene
através de seus poros. Através de alinhamento ou empilhamento, os tubos
preenchidos formam, em tempo reduzido em relação a técnicas convencionais,
estruturas tais como ilhas artificiais, diques, quebra-mares, espigões e outras de
mesmo gênero. Este trabalho tem por objetivo apresentar a tecnologia de tubos
de geotêxtil aplicada ao controle de erosão marinha e fluvial, mostrando suas
vantagens ambientais e operacionais, além de suas potenciais aplicações.
PALAVRAS-CHAVE: TUBOS DE GEOTÊXTIL, CONTROLE DE EROSÃO,
SEDIMENTOS.
ABSTRACT
Geotextile tubes technology utilized as an erosion control system has a
background that started in the 1960’s in the Netherlands. As a matter of fact, the
first application was a shoreline protection and since then this innovative
technology has been used in many countries all over the world, such as the
United States, Mexico, Germany and Brazil. Nowadays Engineering has also
been benefited using this technology to control the erosion caused by rivers in
margins without natural vegetation, where can be installed groynes to properly
conduct the flow of the river and to recover the sediments that was lost. When
used for marine and riverine applications, geotextile tubes are elements that are
filled with slurry composed by granular material, usually sand, and water. The
retention of the solid part and free pass of the water are provided by the hydraulic
properties of the woven geotextile. The tubes when aligned or stacked can create
in a shorter time, in comparison to conventional techniques, structures such as
artificial island, dykes, groynes and breakwaters. This paper has the objective of
presenting the geotextile tubes technology applied as a marine and riverine
erosion control system, showing its environmental and operational advantages,
besides potential applications.
KEYWORDS: GEOTEXTILE TUBES, EROSION CONTROL, SEDIMENTS.
INTRODUÇÃO
Com importante papel na manutenção dos diques na Holanda, as primeiras
aplicações de tubos de geotêxtil ocorreram na década de 60. Nos dias de hoje
este procedimento já é amplamente dominado, em virtude das muitas aplicações
já feitas em diversos paises tais como Estados Unidos, México, Alemanha e
Brasil. É possível verificar a eficiência dos tubos de geotêxtil em muitos casos de
aplicação marinha e/ou subaquática tais como criação de ilhas artificiais, diques,
espigões quebra-mares entre outras obras de mesmo gênero (Pilarczyk 2000,
Cantré 2002, Castro 2005, Lawson 2006, Martins 2006, Weggel 2008). A Figura
1 apresenta a primeira aplicação da tecnologia de tubos de geotêxtil no mundo,
a qual foi executada em 1962 na Holanda.
Figura 1: Primeira aplicação de tubos de geotêxtil para proteção costeira (TC Nicolon – Holanda,
1962).
DESCRIÇÃO DA TECNOLOGIA
O geotêxtil constituinte do tubo deve ser capaz de desaguar materiais com altos
teores de umidade, aproveitando suas propriedades de retenção da parte sólida
e livre passagem da parte líquida (Vidal e Urashima 1999, Pilarczyk 2000,
Castro 2005, Martins 2006).
Este processo de filtragem e retenção envolve uma série de fatores que devem
atuar simultaneamente para que o produto final seja uma estrutura compacta e
monolítica composta por elementos dispostos na geometria desejada.
A questão do dimensionamento do geotêxtil consiste em análise de tensões em
função das solicitações impostas, as quais englobam as de âmbito mecânico e
hidráulico, sob normas técnicas e utilizando método de cálculo apropriado (Plaut
1998, Cantré 2002).
A tecnologia de controle de erosão através de tubos de geotêxtil tem tido grande
aceitação em atuais projetos em função das questões ambientais envolvidas. O
material de preenchimento dos tubos é normalmente composto por areia e água,
o que usualmente está disponível no local, além disso, o geotêxtil tecido
normalmente usado é de polipropileno, o qual é um material inerte e livre de
contaminação. O uso de material local implica em evitar a importação de
material exótico àquele habitat como é o caso do enrocamento, prática mais
freqüente em obras desta natureza ou concreto.
O uso de rochas envolve complexidades na hora do transporte até o local que
normalmente é de difícil acesso e principalmente em ambiente costeiro as forças
envolvidas são elevadas o que implica em rochas de grandes dimensões. A
tecnologia de tubos de geotêxtil permite com que os elementos sejam criados no
próprio local, nas dimensões necessárias suportando com estabilidade e
segurança os esforços gerados por correntes marítimas e fluviais, além de
ondas, ventos e tempestades.
CASOS DE OBRA
Muitas têm sido as aplicações ao redor do mundo, tanto para controle de erosão
marinha quanto fluvial. A seguir alguns casos de obra são citados mencionados.
Em 1997, na cidade de Sea Isle no estado de New Jersey – EUA foram
instalados aproximadamente 1.200 metros lineares de tubos de geotêxtil cheios
com areia local até a a altura de 1,80 metros. A estrutura foi utilizada para
proteção da orla e restauração da avenida que há tempos vinham sendo
destruídas pela ação das ondas, principalmente em tempos de ressaca. As
Figuras 2 e 3 mostram os tubos de geotêxtil já instalados durante e após forte
tempestade. As unidades se mantiveram intactas e sem danos causados a
avenida.
Figura 2: Estrutura em tubo de geotêxtil durante a tempestade. (http://www.geotube.com/)
Figura 3: Após a tempestade (http://www.geotube.com/)
Outro caso que se pode citar é o que aconteceu em 1995 na orla de Bald Head
Island, estado da Carolina do Norte – EUA. O engordamento da praia, ou seja, a
restituição dos sedimentos erodidos pela ação marinha, foi alcançado através de
espigões instalados perpendicularmente a praia conforme é mostrado na Figura
4.
Figura 4: Foto aérea da orla de Bald Head Island na Carolina do Norte – EUA (TC icolon – 1995
– disponível em http://www.geotube.com/)
A Figura 5 mostra claramente o acumulo de sedimentos na lateral do tubo de
geotêxtil.
Figura 5: Acúmulo de sedimentos na lateral do espigão em Bald Head Island – NC / EUA. (TC
Nicolon – 1995 – disponível em http://www.geotube.com/).
A Figura 6 mostra espigões instalados em São Joao da Barra – RJ – Brasil. O
dique Matadouro – Braço Alto do Vianna estava sendo erodido pela correnteza
do rio Paraíba do Sul, principalmente no período de chuvas, em que a vazão do
rio é máxima. Foram instalados cinco espigões constituídos de tubos de
geotêxtil, em que os trabalhos foram finalizados em outubro de 2008.
Figura 6: Zona de remanso e deposição de sedimentos em processo de formação entre os
espigões.
ANÁLISE DO DESEMPENHO
Rios com calha arenosa, por exemplo, conforme os ciclos de cheia e seca,
costumam acumular os sedimentos carreados ao longo de seu curso. Isto
diminui sua velocidade na parte central, em função dos bancos de areia, e leva a
correnteza para as margens, que uma vez desprotegidas iniciam seu processo
de erosão (Przedwojski et al 1995).
O uso da tecnologia de tubos de geotêxtil para controle de erosão fluvial permite
que os bancos de areia sirvam de material de preenchimento o que traz os
seguintes beneficios:
O fluxo volta ao eixo central do rio, sem que haja deposição
exagerada e formação de bancos de areia.
Diminuição da velocidade na região das margens
Proteção das margens pelo tubo de geotêxtil, evitando o início
de novo processo de erosão.
O solapamento da estrutura deve ser prevenido através de tapete de ancoragem
que não só estabilizam a base do tubo como protege os sedimentos ali
existentes de serem carreados.
Para o uso de espigões, seja para controle de erosão fluvial ou marinha, a
região entre as estruturas gera zona de remanso e deposição de sedimentos o
que restitui margens e praias. É necessário considerar a componente de
ondulação e marés para o caso de zona costeira e para ambientes fluviais há
apenas a corrente mediante o fluxo do rio.
Os elementos tubulares podem ser empilhados em formato de pirâmide quando
maiores alturas são necessárias.
Ë usual o enchimento das unidades por meio de bombeamento, mas em alguns
casos um funil com injeção de água e areia também pode ser utilizado.
4. CONCLUSÕES
Há quase 50 anos esta tecnologia vem sendo aplicada com sucesso em
inúmeros trabalhos realizados para controle de erosão marinha e fluvial.
Problemas que por anos permaneceram sem solução puderam ser resolvidos
com simplicidade e baixo custo, somados às vantagens ambientais.
As unidades em geotêxtil tecido, uma vez preenchidas, apresentam estabilidade
suficiente para suportar as adversidades da natureza, tais como tempestades,
furacões e fortes correntezas.
É possível recuperar praias e margens de rios rapidamente através desta
tecnologia conforme casos de aplicação em diversos paises.
Segundo Pilarczyk 2000, para uma aplicação bem sucedida, muitos fatores
ligados, desde ao dimensionamento até ao processo de instalação devem ser
observados. É importante que haja controle do processo de enchimento,
utilizando os equipamentos corretos e o material de preenchimento compatível
com as propriedades hidráulicas do geotêxtil tecido utilizado.
Em alguns casos, recomenda-se a proteção dos tubos de geotêxtil, o que
aumentará a vida útil em função da proteção contra os raios UV e em situações
de vandalismo.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
CASTRO, N. P. B. Sistemas tubulares para contenção de lodo e sedimentos
contaminados. 2005. 103f. Tese de mestrado – Instituto Tecnológico de Aeronáutica,
São José dos Campos.
MARTINS, P. M. Utilização de tubos geotêxteis para o desaguamento de rejeitos
de mineração. 2006. 161. Tese de mestrado – Instituto Tecnológico de Aeronáutica,
São José dos Campos.
GAFFNEY, D.A. e RAGEN, W. Geotextiles in the Marine Environment – State of the
Practice. The National Beach Preservation Conference, August 2000, Maui, Hawaii.
PILARCZYK, K. W. Geosynthetics and geosystems in hydraulic and coastal
engineering. ISBN-9058093026. 2000, Balkema.
PLAUT, R. H. e SUHERMAN, S. Two-dimensional Analysis of Geosynthetic tubes.
ACTA MECHANICA 129, 207 – 218 (1998).
PRZEDWOJSKI, B., BLAZERJEWSKI, R., PILARCZYK, K. W. River Training
Techniques – Fundamentals, Design and Applications. A.A. Balkema, Rotterdam.
Brookfield, 1995.
TenCate Nicolon – Geotube® Marine Structures - Jetties & Groynes. Disponível
em: http://www.geotube.com/. Acesso em: 10 de outubro de 2008 às 15h e
35min.
TenCate Nicolon – Geotube® Marine Structures - Sand Dune Cores. Disponível
em: http://www.geotube.com/. Acesso em: 10 de outubro de 2008 às 16h e
00min.
VIDAL, D., URASHIMA, D. C. Dimensionamento de filtros e drenos em
geossintéticos. In: GEOSSINTÉTICOS’99. Outubro de 1999, Rio de Janeiro.
WEGGEL, J. R. On the Stability of Shore-Parallel Geotextile Tubes for Shore
Protection. Geosynthetic Research Institute Conference - GRI-18, "Geosynthetics
Research and Development in Process". Austin, TX, 24-26 January 2005.