Soluções para desafios complexos de projeto geotécnico na maior barragem do Sudeste Asiático.

Com uma capacidade de 33 milhões de metros cúbicos de água e uma extensão de 3,1 quilômetros, a barragem Semantok, na Indonésia, é um ativo vital para o controle de inundações e irrigação do próspero setor agrícola de Java Oriental.

A PT Hutama Karya (Persero) enfrentou os desafios de design geotécnico únicos do projeto, incluindo a incorporação de solo arenoso como material de aterro, reduzindo a escavação e melhorando a segurança, com os softwares de análise e modelagem em 3D da Bentley e da Seequent.

Melhoria dos padrões de vida com uma nova barragem

O distrito de Nganjuk, em Java Oriental, na Indonésia, sofre com fortes chuvas anuais, o que resulta em inundações frequentes devido à baixa infiltração de água da chuva no rio Semantok, a montante. Para aliviar o problema, o Ministério de Coordenação de Assuntos Econômicos da Indonésia iniciou o desenvolvimento da barragem Semantok, no valor de US$ 87,9 milhões.

A barragem, agora em operação, reduz a descarga de inundação de 822 metros cúbicos (por segundo) para 574 metros cúbicos e garante a disponibilidade de água nas estações chuvosa e seca. Além disso, irriga 1.900 hectares de terras agrícolas, aumentando significativamente a produção de arroz, a principal fonte de renda do distrito.

Métricas rápidas:

Trabalho com solo frágil e solto

Quando a equipe da Hutama Karya começou a projetar a barragem Semantok, logo descobriu que o terreno incomum apresentava vários problemas. Inicialmente, foi desenvolvido um sistema de grauteamento como fundação para a parte principal da barragem, mas a camada de solo arenoso frágil e solto causou vazamentos persistentes de água acima da quantidade máxima permitida.

Como resultado, a equipe precisou realizar uma análise do solo para determinar métodos alternativos de projeto e garantir que a barragem fosse forte o suficiente para conter a água de chuvas intensas, sem permitir inundações. Eles haviam planejado usar aterros de rocha como o principal material da barragem. Apesar de inovadora, essa iniciativa foi difícil de realizar, porque a pedreira próxima não conseguia produzir rocha suficiente para a longa barragem sem uma escavação profunda e prejudicial.

Como a criação de uma pedreira fora do campo teria um custo proibitivo, a Hutama Karya optou por usar o solo aleatório da área como material de aterro, o que exigiu novo projeto do talude da barragem (já que o solo teria um desempenho diferente do aterro de rocha). Eles também queriam empregar monitoramento remoto em tempo real para obter uma visão geral holística do projeto e melhorar a tomada de decisões e a segurança.

Digitalização para otimizar o projeto

A Hutama Karya determinou que poderia resolver seus problemas de projeto e otimizar a barragem usando softwares de modelagem realista e de projeto geotécnico da Bentley e da Seequent, como GeoStudio, iTwin Capture, PLAXIS e SYNCHRO. Primeiro, eles realizaram uma digitalização a laser da área do projeto, criaram nuvens de pontos e as moldaram em uma réplica digital do local com o iTwin Capture.

A réplica digital ajudou a equipe de projeto a entender a condição existente do campo e a planejar as localizações das pedreiras locais, minimizando a profundidade da escavação para limitar o impacto no meio ambiente. Em seguida, a equipe importou os dados de modelagem realista para o seu sistema de informações de gerenciamento de projetos feito sob medida, dando ao gerente de projetos um insight das condições em tempo real.

Depois, o modelo da realidade foi ampliado com a análise geotécnica por meio do PLAXIS, o que permitiu simular opções de fundação e testar o fluxo de águas subterrâneas. O PLAXIS permitiu que a equipe modelasse o aterro do solo no projeto da barragem proposta e testasse seu desempenho no terreno da área.

Embora o projeto inicial do talude não atendesse aos requisitos de segurança, eles usaram o GeoStudio para avaliar outros projetos de talude, percebendo, por fim, que um talude maior no lado esquerdo, de 1:3, combinado com um talude menor, de 1:2,75, no lado direito, atenderia aos requisitos de segurança para a construção e as operações, incorporando o solo arenoso como aterro.

A melhoria da tomada de decisões economiza tempo e dinheiro

A criação de um modelo da realidade da área do projeto ajudou a equipe a entender o terreno e planejar a pedreira. Eles produziram o modelo com dados de nuvem de pontos em três dias, quase três vezes mais rápido do que os oito dias que os métodos convencionais exigiriam para a validação do projeto.

Os dados em tempo real produzidos pelo modelo de realidade combinada e pelo sistema de planejamento da Hutama Karya permitiram que o gerente de projetos melhorasse o planejamento da construção e a tomada de decisões. A empresa atualizou regularmente os dados de levantamento e os combinou com dados geoespaciais e BIM, criando um verdadeiro gêmeo digital durante a construção.

O aproveitamento desses dados para ajudar a definir cada etapa da construção e obter uma visão holística do projeto como um todo aumentou a eficiência em 183 dias, economizando US$ 646.000 e melhorando a qualidade da barragem.

O uso da análise geotécnica para determinar como construir a barragem com segurança usando o solo como material de aterro melhorou significativamente a eficiência da construção. A análise também os ajudou a desenvolver métodos alternativos para reforçar com segurança a subestrutura da barragem, incluindo o aprofundamento da trincheira da barragem, o corte dos sistemas de paredes com uma estaca secante e a aplicação de mantas de suporte e revestimentos de argila.

Como resultado, a Hutama Karya eliminou a necessidade de construir uma fundação de grauteamento e reconstruir a estaca secante, economizando US$ 2 milhões. Além disso, o ajuste do projeto do talude para garantir a resistência e a segurança ajudou a empresa a evitar um retrabalho estimado em US$ 1,8 milhão, além de garantir a segurança contínua.