Rebaixamento do Lençol Freático

 Rebaixamento de Lençol Freático

Os aquíferos encontram-se em profundidades variadas, dependendo do local e topografia. Quando não são muito profundos, muitas vezes interferem nas obras que são executadas abaixo da superfície como a construção de subsolos, infra-estrutura subterrânea, túneis, entre outras.

Quando ocorre essa situação, o rebaixamento do lençol freático é uma técnica muito utilizada, podendo ser temporário ou permanente.Existem alguns métodos de rebaixamento de lençol freático, sendo os mais utilizados:

- Bombeamento direto

- Ponteiras filtrantes

- Poços profundos

- Drenagem por eletrosmose

- Drenos verticais de alívio

- Drenos horizontais profundos

Porém, dependendo da geologia da região, o efeito do rebaixamento pode atingir grandes distâncias, causando efeitos indesejáveis. O rebaixamento diminui a umidade média e consequentemente a pressão neutra do solo, provocando adensamento do terreno, ou seja, o solo pode ceder e recalcar.

Métodos de Rebaixamento de Lençol Fréatico:

POÇOS PROFUNDOS

Podem ser de dois tipos: Com o emprego de Injetores e Bombas de recalque submersas de eixo vertical

INJETORES

No sistema de rebaixamento com o emprego de injetores, são executado poços de diâmetro entre 200 e 400 mm e profundidade de até 40 m nos quais se instalam os injetores. Esses poços são perfurados com distância entre eles variando entre 4 e 8 m.

A vantagem desse sistema é a possibilidade de rebaixar o nível do lençol freático a grandes profundidades, tornando-se economicamente mais vantajoso quando comparado com o sistema de ponteiras filtrantes com mais de 3 níveis.

BOMBAS DE RECALQUE SUBMERSAS

O sistema de rebaixamento por poços de bombeamento é utilizado para qualquer tipo de solo e de rocha. Os poços podem ser construídos com o espaçamento pré-determinado, porém, normalmente são posicionados individualmente, em função do tipo e das condições do solo, possibilitando maior eficiência no sistema de rebaixamento.

O rebaixamento do lençol freático executado por este sistema pode atingir grandes áreas, em formato de cone, chamado de cone de rebaixamento. A extensão da área atingida é medida pela distância máxima de ocorrência de rebaixamento a partir do poço em operação. Nos lençóis freáticos que estão confinados ou sob pressão, essa distância pode atingir a centenas de metros.

Galeria de Drenagem:

As galerias de drenagem são utilizadas quando outros sistemas são inviáveis ou insuficientes para alcançar o rebaixamento pretendido ou para a retirada de grande volume de água. Normalmente são utilizadas em maciços rochosos sob fundações de barragens, em taludes e em cavas de mineração. Devido ao elevado custo na construção da galeria, esse sistema não é muito empregado no Brasil.

As galerias possuem calçadas e locais apropriados para o tráfego de operários e equipamentos.

Ponteiras Filtrantes:

Também conhecidas pela denominação sistemas de poços filtrantes, as ponteiras filtrantes permitem executar o rebaixamento do nível do lençol freático de toda a área de trabalho. São frequentemente empregadas, podendo ser utilizadas em solos moles (solos de baixa consistência).

Ponteiras - são tubos de ferro galvanizado ou de PVC, com diâmetros entre 1 ¼” e 1 ½” e comprimento entre 0,30 a 1,00 m, perfurados e envolvidos por tela de nylon com malha de 0,6 mm ou por geotêxtil. Cada ponteira permite a retirada de uma vazão da ordem de 1 m³ por hora, alcançando, em condições favoráveis, no máximo 2 m³ por hora.

Câmara de vácuo - é um recipiente constituído por um cilindro ou prisma quadrangular, estanque, ligado a uma bomba de vácuo e ao tubo coletor por onde é extraída a água do solo por meio de sucção através das ponteiras. O recalque da água é executado por uma bomba centrífuga de recalque.

Bomba de vácuo - as bombas de vácuo são acopladas à câmara de vácuo ou a uma tubulação de descarga disposta ao longo das ponteiras no caso da não existência da câmara.

A bomba retira o ar, reduzindo a pressão atmosférica no interior da tubulação ou da câmara, fazendo a sucção da água do solo por intermédio das ponteiras filtrantes e do coletor.

Execução

Primeiramente executa-se a instalação das ponteiras. Esta etapa é feita perfurando-se poços com diâmetro variando entre 10 e 15 centímetros e inserindo, nos poços, as ponteiras conectadas a tubos que vão até acima da superfície. A profundidade que as ponteiras serão instaladas deve ser um pouco maior do que a do ponto mais baixo de escavação e o espaçamento entre elas não deve ser inferior a 15 vezes o diâmetro do tubo.

Drenos

Existem dois tipos de drenos, sendo eles, o Dreno de Alívio e o Dreno Horizontal Profundo.

Dreno de Alívio - os drenos de alívio têm a função de auxiliarem na redução da pressão da água no interior do solo. Podem ser empregados na fundação de aterros ou para a consolidação de fundações.

Dreno Horizontal Profundo - os DHP têm a função de captam as águas distantes da face do talude antes que nela aflorem. Ao captá-las, eles as conduzem ao paramento e as despejam nas canaletas.

Bombeamento direto

O bombeamento direto é o mais simples de todos os sistemas de rebaixamento do lençol freático. Também denominado de esgotamento de vala, este método consiste em recalcar a água para fora da área de trabalho, conduzindo-a por meio de valetas executadas no fundo da escavação, e acumulada em um ou vários poços construídos abaixo da escavação.

Em casos de terrenos inclinados pode-se construir uma valeta para afastamento das águas coletadas, dispensando o bombeamento. A água retirada deverá ser encaminhada para a rede de drenagem mais próxima.

O carregamento de partículas finas do solo pela água pode acarretar, por solapamento, recalques acentuados em estruturas vizinhas à escavação, em particular nas ruas e calçadas. Nestes casos, pode-se afetar a infraestrutura pública como as tubulações de água, esgoto, gás, telefone entre outros. Nas escavações em terrenos permeáveis, devido à diferença de carga, o nível d’água interno a escavação abaixa mais rapidamente que o nível externo, causando um fluxo de água para dentro da escavação pelo fundo da vala ocorrendo o fenômeno da areia movediça. Escavação em terreno permeável com diferença de carga

Execução

1.      Abrem-se valetas de crista para a coleta das águas das chuvas;

2.      No contorno da escavação, executa-se uma vala profunda, atingindo a camada impermeável ou o lençol freático, e instalam-se as bombas de recalque que devem operar até a extração total da água do maciço.

Drenagem por eletrosmose:

Consiste na aplicação de uma corrente elétrica continua, criando um gradiente adicional de natureza elétrica que acelera o movimento da água nos vazios do solo.

Como funciona?

O sistema é executado, instalando-se ponteiras filtrantes que consistem em cátodos, eletrodo com carga negativa, e hastes que consistem em ânodos, eletrodo com carga positiva. Os eletrodos são instalados aproximadamente 2 metros abaixo do fundo da escavação com espaçamento entre cátodos variando entre 8 e 12 metros, intercalados pelo ânodo.

Este sistema utiliza muita energia elétrica. Este método é mais utilizado como um processo de estabilização do solo de talude e fundo de poço, não sendo muito utilizado no Brasil.

Escolha do Sistema de Rebaixamento do Lençol Freático

Para a escolha do sistema de rebaixamento a ser utilizado, é essencial a avaliação do dano ou interferência que o fluxo do lençol freático pode causar à obra. Se for pouca interferência, pode-se utilizar apenas drenos e poços rasos para retirar do local o excesso da água. Se os danos forem maiores ou estiverem inviabilizando a obra, pode-se adotar um sistema efetivo de rebaixamento temporário ou definitivo do lençol freático. Os sistemas convencionais de rebaixamento são com o uso de ponteiras filtrantes e poços profundos.

A análise para a escolha do sistema a ser utilizado requer as seguintes informações:

• Nível estático do lençol freático;

• Cota do horizonte impermeável;

• Cota do fundo da escavação;

• Croqui de localização da área com detalhes de rios, vales, lagos, mar;

• Sondagens SPT – Standard Penetration Test e descrição litológica.

Os fatores que mais influenciam na escolha do sistema são:

·         Tipo de obra: para escavações rasas e rebaixamento até 6 metros, deve-se adotar um sistema de rebaixamento com ponteiras filtrantes. Quando a necessidade do rebaixamento for maior, deve-se prever um sistema de rebaixamento por poços profundos e bombas submersas para grandes vazões de água ou injetores para vazões menores.

·         Condições da superfície: a formação geológica e a natureza do subsolo, assim como a permeabilidade e a drenabilidade do solo ou rocha são de extrema importância e podem definir o sistema de rebaixamento a ser utilizado.

·         Altura de rebaixamento e quantidade de água a ser bombeada: é essencial a avaliação da quantidade de água que fluirá para o interior da escavação. Dependendo da vazão a ser rebaixada e da profundidade, determina-se o sistema de rebaixamento e os equipamentos a serem utilizados.

Consequências e impactos decorrentes do rebaixamento:

O rebaixamento do lençol freático induz uma diminuição das pressões neutras e, consequentemente, o aumento das pressões efetivas no solo. Nestes casos, podem ocorrer recalques indesejáveis em estruturas localizadas na vizinhança da obra, podendo chegar a distâncias de 100 metros. Recalque é o abaixamento da superfície do terreno em virtude da retirada da água subterrânea das proximidades. O recalque pode provocar rachaduras no solo e em construções. Em casos extremos pode levar ao seu desmoronamento. Estes recalques são mais frequentes quando existem construções apoiadas sobre aquíferos permeáveis

Todas as possibilidades devem ser previstas pelo projetista, que deve recomendar a colocação de pinos de recalque nos vizinhos, selamento de trincas e fissuras existentes e eventuais medidas jurídicas cabíveis. Também há o problema de natureza ambiental. O sistema de rebaixamento retira a água dos lençóis freáticos, que, em alguns casos, poderia ser utilizada para abastecimento. A água retirada, muitas vezes, não é reaproveitada, sendo lançada na sarjeta.