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Usina Hidrelétrica de Machadinho 

Piratuba (SC) / Maximiliano Almeida (RS)



Impermeabilização dos Túneis com MASTERSEAL 340 F

A Usina Hidrelétrica de Machadinho, após cerca de 20 anos de estudos relacionados com a otimização de sua localização e arranjo das estruturas, preponderantemente, em face de condicionantes de caráter ambiental, foi implantada no Rio Pelotas aproximadamente 1.200m a jusante da foz do rio Inhandava, seu afluente da margem esquerda, na divisa entre os municípios de Piratuba, no estado de Santa Catarina, e Maximiliano da Almeida, no Estado do Rio Grande do Sul.

A finalidade principal do aproveitamento está relacionada com a geração de energia elétrica; sua implantação disponibilizará a produção firme anual de 4.433 GWh, considerando-se a configuração inicial da bacia.

No arranjo consolidado do Aproveitamento se destacam:
a) O fechamento do vale do rio Pelotas, através da barragem principal, de enrocamento com face de concreto, ao longo de um eixo retilíneo de cerca de 673m de extensão, na elevação 480m correspondente ao topo do maciço de enrocamento.
b) As obras de desvio, constituídas pelas ensecadeiras principais, sendo a de jusante incorporada ao maciço da barragem, e quatro túneis escavados em rocha com seção arco retângulo de 14m de largura por 16m de altura, sendo dois em elevação inferior, na margem direita, providos de estrutura de concreto no emboque para fechamento final através de comportas metálicas e dois auxiliares em elevação superior, no maciço da sela entre o rio Inhandava e a margem esquerda do rio Pelotas, para fechamento a seco em época de estiagem.
c) O vertedouro de superfície na ombreira direita, dimensionado para escoamento da Cheia Decamilenar e em condições extremas da Enchente Máxima Provável, com picos amortecidos de cerca de 35.700m3/s e 37.875m3/s respectivamente, sendo constituído por uma soleira vertente, controlada através de oito comportas segmento de 18m de vão por 20m de altura nominal acima da crista na elevação 460m, seguida de curto rápido revestido em concreto e trecho de jusante simplesmente escavado em rocha.
d) O sistema de geração, constituído por uma tomada d’água, entre a barragem e o vertedouro, com três vãos providos de comportas e grades para adução individual, através de túneis forçados com 9,40m de diâmetro, às unidades geradoras, sendo a mesma prevista para deplecionamento máximo do reservatório de 15m; e pela casa de força do tipo abrigada, à direita dos túneis inferiores de desvio, inteiramente abaixo do nível do pátio de acesso, na elevação 402m, onde serão alojadas três unidades hidro-geradoras de potência nominal de 380MW, totalizando 1.140MW instalados. Abriga também, em galeria específica, a subestação de 500kV, do tipo compacta, isolada a gás SF6.
e) Diques em solo para fechamento de duas selas topográficas, uma a montante, na margem direita do reservatório, e outra entre os rios Inhandava e Pelotas, sobre os túneis de desvio superiores.


Túneis Forçados

Seqüência Executiva de Escavação

A escavação dos Túneis Forçados foi dividida em cinco etapas:
a) Emboque dos túneis por jusante (Casa de Força) e montante (Tomada d’Água)
b) Furo Piloto
c) Primeiro Alargamento, a frio (coroa diamantada)
d) Segundo Alargamento, a fogo (radial)
e) Acabamento Final, a fogo (longitudinal)

A primeira etapa é a escavação convencional de túneis em rocha por montante (Tomada d’Água) e por jusante no trecho horizontal inferior (Casa de Força), em ambos os casos separados em abóbada e rebaixo.

O furo piloto, próxima etapa, tem diâmetro de 30cm com avanço descendente de aproximadamente noventa centímetros por hora, função direta da rocha encontrada. A etapa é finalizada quando o furo alcança o trecho horizontal do túnel escavado na primeira etapa, no caso de Machadinho, com pequenas variações de chegada da ordem de 5cm.

Para o primeiro alargamento foi acoplada uma coroa de diâmetro 2,44m na composição de hastes que executaram o furo piloto, ainda no trecho horizontal do túnel (Casa de Força) e iniciou-se de forma ascendente o alargamento do furo, até chegar à Tomada d’Água.

O furo piloto e o alargamento com coroa são etapas executadas com um único equipamento e o processo é denominado Raise Boring.

A quarta etapa é feita a fogo com perfurações radiais, no sentido ascendente, com auxílio de uma pequena plataforma que se adeqüe à escavação de 2,44m executada pelo Raise Boring. O maior volume de escavação se encontra nesta etapa, deixando apenas uma casca de aproximadamente 1,50m de espessura a ser removida de forma cuidadosa na última etapa.

O acabamento final é escavado de cima para baixo com furos no sentido longitudinal e espaçados de tal maneira a se obter menores variações entre o diâmetro real de escavação e o teórico.


Soluções Estruturais para os Túneis Forçados

O aprofundamento da superfície do topo rochoso real, com relação ao esperado a partir dos resultados das investigações geológicas realizadas na fase inicial do projeto fez com que a relação entre a tensão vertical correspondente ao peso efetivo de rocha e a coluna d’água relativa ao reservatório atingisse valores inferiores aos tradicionalmente encontrados em obras executadas sem revestimento dos túneis ou apenas com revestimento de concreto simples, na região dos túneis TF2 e TF3.

Assim sendo, face a um risco evidente de fraturamento hidráulico, foi necessário a adoção de medidas para eliminar/controlar “vazamentos” através do revestimento dos túneis, que fossem significativos em termo de vazão, bem como cuidados complementares para a drenagem de eventuais percolações que, ao saturar o maciço, poderiam comprometer a segurança das encostas naturais e taludes de escavação próximos desta região.

Nas condições encontradas para os Túneis Forçados da UHE Machadinho, as alternativas possíveis de revestimentos impermeáveis seriam a blindagem em chapa metálica ou o uso de concreto armado protegidos por membranas impermeáveis.

A primeira alternativa, ou seja, o uso da blindagem se mostrou inviável em função dos prazos e custos de fabricação das virolas, comprometendo o cronograma de execução do empreendimento.

Para a solução do uso de membranas impermeáveis surgiram duas alternativas, a primeira a partir de uma membrana impermeável projetável MASTERSEAL 340 F e a segunda como uma geomembrana de PVC, que apresentaram vantagens e desvantagens listadas a seguir:

Membrana Impermeável Projetável MASTERSEAL 340 F

Vantagens:
a) Facilidade de aplicação, inclusive em volta de “inserts” (tubos de espera para injeção e vergalhões de gabarito de armação)
b) Facilidade de detectar visualmente falhas de cura/secagem, permitindo remoção ou reparo
c) Alta aderência da membrana com o concreto projetado e aos “inserts” para montagem da armação e injeções de consolidação/impermeabilização do maciço
d) Permite aderência de segunda camada de concreto projetado, atuando como proteção mecânica da impermeabilização

Desvantagens:
a) Sensibilidade à água durante o período de aplicação e cura
b) Necessidade de aplicação em duas camadas, face às condições de temperatura e umidade no local de aplicação

Geomembrana PVC

Vantagens:
a) Maior conhecimento acerca do material e de suas características físicas e mecânicas, bem como a existência de experiência anterior na aplicação
b) Não é sensível à presença de água no período de aplicação
c) Execução em única camada

Desvantagens:
a) Processo executivo mais lento e difícil em face a necessidade de soldar as muitas emendas
b) Necessidade de muitos “inserts” especiais para fixação da manta, montagem da armadura e tubos de injeção
c) Extrema dificuldade de execução na região do “invert”, onde estão instalados os trilhos para movimentação de plataforma de trabalho
d) Não permite aderência de segunda camada de concreto projetado para proteção mecânica da geomembrana

Em função da interdependência de atividades e do programa a ser seguido, após análise de consultores, optou-se pela utilização do MASTERSEAL 340 F.


Projeto e Metodologia de Execução

Após conclusão da escavação de cada unidade e com a primeira camada de concreto projetado de espessura 6cm executada iniciam-se as atividades preliminares para o recebimento da membrana MASTERSEAL 340 F.

São instaladas esperas dos tubos de injeção para consolidação/impermeabilização do maciço previstas em projeto, além de vergalhões chumbados na rocha para posterior montagem da armação. O objetivo é não furar a membrana impermeável após sua aplicação.

Instalados todos os “inserts” necessários inicia-se a projeção da membrana em duas camadas de cores diferentes com três e dois milímetros respectivamente, obedecendo-se os prazos de cura necessários.

Para continuação das atividades subsequentes é necessário a aplicação de segunda camada de concreto projetado de espessura 3cm, que servirá de proteção mecânica à membrana. Executada a proteção, inicia-se a armação e o lançamento de concreto e finalmente os serviços de injeção de consolidação/impermeabilização do maciço.


Controles Executivos

Após aplicação das duas camadas da membrana projetável, faz-se extração de amostras a cada 20m2 para controle de espessura. A região de amostragem é considerada aceita para espessuras maiores ou iguais a quatro milímetros. Quando se obtiver espessura menor que a especificada furos adicionais serão abertos, em número de quatro, distantes 50cm do furo original e analisados, afim de se demarcar a área de aplicação de terceira camada. Após esta aplicação novos furos serão abertos e verificados. No caso de aprovação do serviço, executa-se o tamponamento dos furos.

O método de escavação utilizado foi o NATM (New Austrian Tunneling Method). Os túneis foram escavados em rochas metamórficas, com níveis de metamorfismo variando de baixo a alto.

Extraído do trabalho apresentado no IBRACON dos autores Engº Elias Herrmann (Gerente de Obras – Construtora Camargo Corrêa e Engº Cristiano M. M. Cortez (Gestor de Programação e Controle de Obras - Construtora Camargo Corrêa).



Maquete do empreendimento




Vista geral do empreendimento




Aplicação de MASTERSEAL 340 F




Aplicação da 2ª camada de MASTERSEAL 340 F




Detalhe de extração de amostra de MASTERSEAL 340 F

Projeto Usina Hidrelétrica de Machadinho.pdf
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