1 INTRODUCCIÓN
Debido a acuerdos realizados entre la Alcaldía Municipal de Porto Alegre y la empresa WMS Supermercados do Brasil, esta última tendría la responsabilidad de realizar obras de mejoramiento al entorno de su establecimiento, situado en la Avenida Sertório, 6600, barrio Sarandi, Porto Alegre – RS. Para tal efecto, fue contratada la empresa Pedraccon – Mineração e Pavimentação para la ejecución de las obras y, específicamente para el segmento en mención, la empresa EAT – Engenharia e Consultoria Ltda fue contratada para realizar el proyecto de canalización del arroyo Passo da Mangueira.
Algunos desafíos de esta obra fueron, garantizar la estabilidad geotécnica de las márgenes del canal y estabilizar hidráulicamente parte del perímetro mojado de la sección frente a los esfuerzos de arrastre oriundos de la escorrentía. Con base en los desafíos presentados, se realizaron estudios geotécnicos de las márgenes que permitieron definir colchões Reno® con revestimiento en mortero en la base y parte inferior del talud, y Geomantas MacMat 16.1 (Maccaferri de Brasil) en el trecho superior del talud
1.1 Caracterización del lugar de la intervención
A lo largo del trecho donde fue realizada la intervención, fue posible observar que el suelo local era heterogéneo y compuesto, de modo general, por una capa de relleno areno-limoso y una capa de arcilla arenosa subyacente (Figura 2).
La capa de arcilla presentaba grietas de desecación e inestabilidad localizada. Por otro lado, el talud de la camada de relleno sufría un proceso erosivo en su base, hecho que podría dar inicio a una ruptura global
1.2 Análisis de estabilidad geotécnica
El primer paso fue la verificación de la estabilidad geotécnica de los taludes con el objetivo de evaluar si la solicitud de SMAM sería viable. Para eso, los parámetros de los suelos fueron adoptados a través de una correlación realizada con ensayos de sondeo a percusión ejecutados en el lugar.
El factor de seguridad adoptado para una sección sometida a la acción del nivel freático fue de 1,3 y para una sección libre de la acción del nivel freático fue de 1,5. Después, el modelamiento de la sección del canal fue realizado con un análisis de los taludes por medio del software de ingeniería geotécnica SLIDE 6 – Rocscience (Figura 4).
1.2 Determinación del revestimiento
A partir de la hipótesis que el talud del canal a ser ejecutado se encontraba geotécnicamente estable, fue necesario realizar las verificaciones hidráulicas del mismo.
La sección del canal adoptado fue la trapezoidal, con base de 7 metros y taludes 1:1,25 estabilizados. Los parámetros para proyecto fueron obtenidos a partir del PDDrU – Plan Director de Drenaje Urbano, cuenca de los arroios Passo das Pedras y Mangueira, de 2002, desarrollado por el IPH para la Alcaldía de Porto Alegre.
Los criterios de dimensionamiento y selección de la solución más adecuada consideran, en general, los parámetros velocidad y esfuerzo de arrastre.
Siendo que el suelo predominante posee una velocidad admisible de 0,50 m/s y la velocidad actuante es de 2,38 m/s, se pone en evidencia la necesidad de protegerlo superficialmente contra la acción de la escorrentía.
2 DESCRIPCIÓN
En la parte inferior (1/3 de la altura del canal) y base del talud (Figura 1), fueron utilizados colchones Reno® con cara revestida en mortero, solución que protegería parte del lecho contra los esfuerzos de arrastre de la escorrentía y también facilitaría el mantenimiento del canal.
Para el resto del talud (2/3 superior) fue adoptado el uso de una geomanta para el control de la erosión, con posterior aplicación de vegetación tipo gramínea de raíz primaria, asociada con leguminosas de raíz primaria de altura entre 50 mm y 150 mm.
Los motivos principales que determinaron la utilización de la geomanta como revestimiento de los 2/3 superiores de los taludes del canal fueron: el bajo costo del material y su buena productividad ejecutiva. Por tratarse de un material con 90% de vacíos, la geomanta se torna un revestimiento totalmente permeable, hecho que da algunas ventajas adicionales a la solución, pues con una alta cantidad de vacíos se puede obtener una óptima integración con el medio ambiente, permitiendo así el crecimiento de la vegetación local dentro de la manta y devolviendo a la margen natural casi todas sus características ambientales después de la ejecución de la obra. De esta forma, se atiende a cabalidad la solicitud realizada por la SMAM. Otros puntos importantes para canales de drenaje revestidos con geomantas permeables son: permitir que parte de la escorrentía sea absorbida por el suelo de la base y de las márgenes en los periodos de sequía, y también, con un contra flujo aliviar los niveles freáticos del área paralela al canal.
Cuando la escorrentía alcanza un nivel de agua elevado en un canal trapezoidal, se puede concluir que el nivel freático presente en el suelo acompaña en altura la escorrentía. Sin embargo, durante el rebajamiento de la lámina de agua, se tiene una situación crítica si es observada desde el punto de vista geotécnico, porque cuando la escorrentía es totalmente rebajada, el nivel freático del suelo también sufre un rebajamiento, aunque a una velocidad inferior pues el agua necesita percolar entre las partículas sólidas para concluir el proceso.
Durante el periodo de sequía, el nivel freático se mantiene bajo em relación a los periodos lluviosos, pues con la llegada de un nuevo caudal sobre el canal en estas situaciones, una parte del volumen de agua puede ser absorbida por el propio suelo de las márgenes revestidas con geomantas, disipando así el volumen total de agua a ser drenado. Esto solo es posible pues la cara del revestimiento con geomanta no crea obstáculos significativos en la interfaz del suelo con el agua.
Considerando la composición mencionada anteriormente, fue posible crear un sistema para soportar la velocidad crítica estimada para el trecho de revestimiento de 2.04 m/s, desde que la duración del llenado sea inferior a 5 horas.
En total fueron instalados 7.150,00 m² de geomanta tridimensional de polipropileno de 16 mm, suministrados por la empresa. La obra inició el 5 de abril de 2013 y se concluyó el día 9 de octubre del mismo año. En total se consideraron apenas 23 días de trabajo para la instalación de la geomanta, representando una productividad media de 310,00 m²/día para un equipo de cinco hombres, es decir, 62,00 m²/hombre.día.
A continuación se nombran las principales ventajas de la utilización de la geomanta:
Estructura de revestimiento flexible;
Velocidad admisible de hasta 2,04 m/s;
Permeabilidad;
Practicidad ejecutiva;
Alta productividad (62 m²/hombre.día)
Bajo impacto ambiental;
Bajo costo, fijado al costo de 25% destinado a la obra.
3 METODOLOGÍA DE EJECUCIÓN
El primer paso para la instalación de la geomanta fue realizar la limpieza del talud a través de la remoción de troncos, gravas o cualquier obstáculo que pudiera interponerse en la extensión del geosintético. Esa limpieza fue realizada con la ayuda de equipos pesados y con posterior refinamiento manual. De esa manera, en la Figura 6 es posible verificar el talud regularizado y el inicio de la ejecución del revestimento con colchón Reno® en la base del canal.
Previamente a la instalación de la geomanta, fue ejecutada una canaleta espaciada al menos 1,0 m de la parte alta del talud, con la función principal de anclar la geomanta en el mismo y además ser responsable por el drenaje superior
La canaleta fue ejecutada antes del desarrollo de la geomanta sobre el talud, con altura y profundidad de 0,30 m, teniendo la misma extensión longitudinal del trecho a ser protegido. La extremidad superior de la geomanta fue dispuesta dentro de la canaleta y fijada con ganchos. Después de la primera fijación del geosintético, la canaleta fue rellenada con el propio suelo que fue retirado de la misma y compactada manualmente.
Después de anclada, la geomanta es desenrrollada de arriba para abajo, con traslapos de 30 cm en los extremos de los rollos (Figura 8).
Para mantener la geomanta en contacto directo con el talud, fueron aplicados ganchos de anclaje a lo largo de la margen, en una razón de 3,25 ganchos/m², espaciados de acuerdo a la
Los ganchos de fijación garantizaron una mejor uniformidad y contacto del geosintético con el talud. Por ese criterio se evalúa que aunque el talud estando libre de irregularidades,fue realizada una inspección visual en el lugar después de la aplicación de la geomanta sobre el mismo, verificando la necesidad de instalación adicional de ganchos en los puntos que no presentaban una fijación adecuada.
Para el correcto desarrollo de la vegetación sobre la geomanta, se hace necesaria la realización de una siembra sobre el material. En este caso se optó por la hidro-siembra, a través del lanzado de las semillas en la cantidad, fertilización e hidratación correcta, evitando así el uso de suelo sobre la misma. Tal procedimiento fue escogido por ser más rápido que el proceso de siembra tradicional, siendo su aplicación más indicada en grandes áreas a ser revegetalizadas.
CONCLUSIÓN:
La obra fue concluida dentro del plazo estimado por el cliente, presentando una alta productividad debido a la innecesidad de mano de obra especializada y equipos especiales. Aunque en los trechos con presencia de lámina de agua de hasta 30 cm, la ejecución fue realizada por el mismo método descrito anteriormente. Además de los beneficios ejecutivos, la solución con geomanta fue la propuesta más viable económicamente para la protección de las márgenes, cuadrando la obra en el 25% del presupuesto destinado a la inversión. Debido al proceso de hidro-siembra, el revestimiento presentó una óptima integracióncon el medio ambiente, facilitando el desarrollo de vegetación en el talud del canal. Adicionalmente, con las raíces reforzadas por la presencia del geosintético, se aumentó la resistência de la manta a la escorrentía y se devolvió a la margen características ambientales similares a las presentadas antes de la realización de la obra. Se puede concluir también que la permeabilidad del revestimiento adoptado permitió un alivio de las corrientes presentes en el nivel freático hacia la parte interior del canal, ayudando de esta forma en la estabilidad geotécnica de la margen.
El canal está en pleno funcionamento, cumpliendo la propuesta inicial de proteger las márgenes y el fondo contra procesos erosivos oriundos de la escorrentía y de las intemperies.
AGRADECIMIENTOS
Nos gustaría agradecer a SMAM (Secretaría Municipal del Medio Ambiente), que apoyó la elaboración de un proyecto con revestimiento de bajo impacto ambiental.
Adicionalmente, agradecemos a la Alcaldía Municipal de Porto Alegre y a la empresa WMS Supermercados do Brasil. Otras empresas que merecen nuestros agradecimientos son Pedraccon – Mineração e Pavimentação que ejecutó las obras, y la empresa EAT – Engenharia e Consultoria Ltda que fue contratada para realizar el proyecto de canalización del arroyo Passo da Mangueira.
REFERENCIAS
MACCAFERRI DO BRASIL. Revestimentos de Canais e Cursos de Água (2009). São Paulo, p. 21-63. MACCAFERRI DO BRASIL. Comics de instalação (2010). São Paulo.MACCAFERRI. Double Twist Wire Mesh Products for The Restoration of Fluvial Environments. Itália.