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DUPLICAÇÃO DA ESTRADA DE FERRO CARAJÁS COM
SOLUÇÃO EM SOLO REFORÇADO
▪ Autores:
Paulo Eduardo Oliveira da Rocha;
Maccaferri do Brasil Ltda, (11) 4525 5000, [email protected]
Alda Maria Cappe;
Maccaferri do Brasil Ltda, (11) 4525 5000, [email protected]
Robson M. Do Nascimento.
Maccaferri do Brasil Ltda, (11) 4525 5000, [email protected]
David Gurion Tiago
Egis–Engenharia e Consultoria Ltda, (98) 3227 0250, david.gurion@egis-
brasil.com.br
▪ Local da obra: Buriticupu - MA – Brasil
▪ Duração: Outubro de 2015 a Dezembro de 2015 (3 meses).
RESUMO
O presente trabalho apresenta um caso de obra de solo reforçado com elementos metálicos
associados à geogrelhas para conter o aterro de duplicação de uma das maiores estradas
de ferro operantes no Brasil, a Estrada de Ferro Carajás, em Buriticupu no Maranhão.
Foram utilizados 11.845 metros quadrados de geogrelhas e aproximadamente 10.580
metros quadrados de geotêxtil não tecido para poder compor todas as etapas da obra, que
tinha como grande desafio proporcionar uma estrutura geotécnicamente estável perante à
grande carga de solicitação e problemas de erosão de margem devido à proximidade de
um curso d’água.
PALAVRAS-CHAVE: Geogrelha, Geocomposto, Solo Reforçado, Ferrovia.
1 -INTRODUÇÃO
A Estrada de Ferro Carajás (EFC) tem 892 quilômetros de extensão, ligando a maior mina
de minério de ferro a céu aberto do mundo, em Carajás, no sudeste do Pará, ao Porto de
Ponta da Madeira, em São Luís (MA). Por seus trilhos, são transportados 120 milhões de
toneladas de carga e 350 mil passageiros por ano. Circulam cerca de 35 composições
simultaneamente, entre os quais um dos maiores trens de carga em operação regular do
mundo, com 330 vagões e 3,3 quilômetros de extensão. Inaugurada em 1985, a Estrada
de Ferro Carajás não é só grande: ela também lidera o ranking das ferrovias mais
eficientes do Brasil graças ao constante investimento em tecnologia. Segundo estudo do
Instituto de Logística e Supply Chain (Ilos), publicado em 2012 é a estrada de ferro mais
eficiente do Brasil. A EFC está ainda interligada com outras duas ferrovias: a Companhia
Ferroviária do Nordeste (CFN) e a Ferrovia Norte-Sul. A primeira atravessa,
principalmente, sete estados da região Nordeste e a segunda corta os estados de Goiás,
Tocantins e Maranhão, facilitando a exportação de grãos produzidos no norte do estado
do Tocantins pelo Porto de Ponta da Madeira, no Maranhão. (Retirado do site da Vale –
link nas referências).
A Expansão da Estrada de Ferro Carajás integra o Ramal Ferroviário S11D Logística – é
o maior projeto de infraestrutura logística da história da Vale e tem como objetivo
interligar a Estrada de Ferro Carajás, no município de Parauapebas (PA), à região
da Mina de Ferro S11D, em Canaã dos Carajás (PA), para garantir o escoamento da
produção do empreendimento, com isso, se espera transportar e embarcar, em 2018, um
total de 230 milhões de toneladas de minério de ferro por ano. Durante as obras na EFC,
serão duplicados 570 quilômetros da ferrovia, interligando as operações da Vale no Pará
até o Terminal Portuário de Ponta da Madeira em São Luís, no Maranhão.
Este caso de obra trata-se de uma recomposição e duplicação de um trecho da ferrovia
por meio de solo reforçado com elementos metálicos associados à geogrelhas. Em 2009
a linha férrea que fica situada entre um talude de corte e a margem do rio Pindaré, sofreu
uma erosão deixando os trilhos expostos, sem nenhum apoio. A margem do rio Pindaré
era muito próxima à linha férrea, e a geometria neste ponto também agravava a situação,
pois trata-se de uma curva. Então foi necessário readequar o traçado, se aproximando ao
talude para que as operações de transporte continuassem. Em 2012 houve outra erosão e
uma nova necessidade de readequar o alinhamento da linha férrea. Já entre 2013 e 2014
cogitando-se fazer a duplicação da linha, o que culminou inevitavelmente em buscar
soluções que fossem viáveis técnica e economicamente.
As linhas férreas devem ser distantes ao menos 5 metros uma da outra para a segurança
de todo o sistema de transporte ferroviário, o que implicava em voltar o alinhamento ao
traçado original para que houvesse espaço suficiente para a duplicação (Figura 1).
Figura 1 – Readequações dos alinhamentos por causa da erosão
2 – SOLUÇÃO PROPOSTA
De acordo com a situação descrita anteriormente, era necessário recompor a margem do
rio considerando um sistema que prevenisse uma nova erosão e ainda fizesse a contenção
do aterro para que o nível da linha férrea fosse mantido. Além disso, o muro de contenção
deveria suportar as grandes cargas que o solicitavam e ainda era necessária uma solução
que fosse de rápida execução e simples de se executar devido ao local retirado da obra.
De acordo com as sondagens realizadas no local, havia um problema significante que se
não fosse bem contornado poderia causar uma série de problemas durante execução e
após obra, que era um lençol freático alto devido à proximidade do curso d`água.
A solução adotada foi fazer o muro de contenção em solo reforçado utilizando elementos
metálicos de malha hexagonal de dupla torção, com paramento frontal em formato
prismático que deve ser preenchido com pedras, tipo Terramesh System®. Estes
elementos possuem um único pano de malha que constituí reforço, face e tampa do
elemento garantindo que não haja nenhum ponto frágil e garante a ancoragem no solo do
mesmo. Além dos elementos de reforço metálico, para estabilidade do conjunto foi
necessária a associação com geogrelhas MacGrid® WG 90, que possuem resistência
longitudinal de 90 kN/m. As geogrelhas são tecidas e produzidas a partir de filamentos
de poliéster de super alta tenacidade e revestidos por PVC que, com baixos valores de
alongamento, mobilizam elevada resistência à tração.
A contenção foi projetada com 124 metros de extensão e com três níveis, ou seja, foram
realizados 3 muros de contenção de maneira escalonada, em que cada um diverge de cota
de cabeça e pé. Esta geometria foi adotada para que a estabilidade global do conjunto
obtivesse fatores de segurança satisfatórios e que fossem de encontro com o bom senso
da engenharia.
Uma das considerações neste projeto foi um enrocamento e a inserção de Colchões
Reno®, que são gabiões do tipo colchão, produzidos com malha hexagonal de dupla
torção. Estes elementos funcionam como plataforma de deformação para a margem do
rio e garantem que o pé do muro não sofra erosão e consequentemente, continue com o
engastamento mínimo requerido em projeto.
Drenos horizontais profundos (DHPs) ou drenos sub-horizontais foram necessários para
controle de fluxo e rebaixamento, já que havia um nível freático alto. Ademais, em todas
as bases dos muros foram considerados colchões drenantes constituídos de brita
envelopada em geotêxtil não tecido MacTex®, auxiliando para que o aterro estrutural não
fique saturado. O mesmo geotêxtil foi utilizado entre o solo de aterro e a parte interna do
paramento da contenção com a função de filtrar e separar, desta forma os finos do solo
são filtrados e não percolam pelo espaço vazio criado entre as pedras.
Figura 2 – Seção crítica da contenção com limites de margem do rio e de Implantação da ferrovia.
A solução proposta em solo reforçado com elementos metálicos tem como maior
característica sua simplicidade executiva, o que torna a solução muito rápida de ser
executada, sendo muito fácil manter o cronograma e planejamento da obra.
3- EXECUÇÃO
Como em qualquer obra, a primeira etapa de execução é a terraplanagem, onde é definida
toda a topografia de implantação. Na Figura 3 é possível ver os caminhões e maquinário
trabalhando, os trilhos do trem e o rio Pindaré. Já nesta etapa, quando foi realizado o corte
do terreno para a inserção do muro de contenção, o nível freático aflorou (ver Figura 4)
comprovando a necessidade dos DHPs e dos colchões drenantes.
Figura 3 – Começo da Obra (Terraplanagem).
Figura 4 – Nível freático aflorando no talude de corte.
Após etapa de terraplanagem, a obra foi iniciada pela proteção de margem sendo colocado
primeiro o geotêxtil não tecido e sobre ele os gabiões tipo colchão, preenchimento das
pedras e o lançamento do enrocamento. Após isto, foi realizado o colchão drenante
envelopado com geotêxtil não tecido e sobre ele a primeira camada de geogrelha foi
colocada e acima dela a primeira linha de elementos metálicos (Figura 5).
Figura 5 – Colocação dos gabiões tipo colchão.
A etapa seguinte ao posicionamento dos reforços geossintéticos foi o lançamento e
compactação de solo, que deve ser executada concomitantemente ao preenchimento de
pedras de cada camada de elemento de reforço metálico, garantindo que as deformações
de solo sejam mínimas. Além disso, a compactação de solo na parte interna do paramento
da contenção deve ser realizada com auxílio de compactadores manuais na faixa de
largura igual a 1 metro. Nesta etapa é necessário colocar o geotêxtil atrás dos elementos
de face da estrutura para assegurar as funções de filtração e separação do solo de aterro
com as pedras do paramento.
Figura 6 – Compactação manual junto à face da estrutura.
A etapa de execução descrita acima se repete sucessivamente até a cota final da estrutura
de solo reforçado (cota 66,50). O ponto crítico da execução é a instalação das geogrelhas,
reforços geossintéticos, que possuem a função de reforço primário para estabilização das
cunhas de ruptura externas e internas. Esta fase é crítica pois se os reforços sintéticos não
estiverem bem posicionados e tensionados, quando forem solicitados não mobilizarão
resistência e consequentemente poderão aparecer deformações na estrutura e corpo do
aterro. Desta forma, as geogrelhas devem ser esticadas de maneira correta para que não
haja ondulações garantindo assim a mobilização de sua resistência, como na Figura 7.
Figura 7 – Posicionamento dos reforços em geogrelhas.
4- CONCLUSÃO
De outubro a dezembro de 2015, uma área de face de dois mil oitocentos e vinte metros
quadrados e mais onze mil oitocentos e quarenta e cinco metros quadrados de geogrelhas,
a obra foi executada com êxito, com a grande vantagem de ficar dentro do planejamento
e cronograma da obra. A proteção de margem em gabiões tipo colchão contou com um
mil cento e sessenta metros quadrados de área com espessura de trinta centímetros além
de enrocamento pesado que garantem a estabilidade e proteção contra a erosão
proveniente do fluxo do rio.
Tanto projeto como execução e obra finalizada foram bem-sucedidas, garantindo as
operações necessárias para transporte. Atualmente a estrada de ferro já está duplicada,
transportando milhares de toneladas de carga e de pessoas, sem nenhum tipo de problema
de deformações horizontais ou verticais que impossibilitassem o transito do trem e
também sem nenhuma erosão de margem.
Figura 8 – Etapa final da obra
5- REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Manual técnico Maccaferri – Critérios gerais para projeto, especificação e aplicação de
geossintéticos (Julho/2009)
http://www.vale.com/brasil/pt/initiatives/innovation/carajas-
railway/paginas/default.aspx
