DESLOCAMENTOS OBSERVADOS POR LONGO PERIODO EM ATERRO SOBRE O SOLO MOLE REFORÇADO COM COLUNAS DE BRITA

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Deslocamentos observados por longo período em aterro sobre solo 
mole reforçado com colunas de brita 
 
Sandro Salvador Sandroni, Ph.D. - ssandroni@yahoo.com.br 
SEA – Sandroni Engenheiros Associados, Rio de Janeiro 
Professor Pesquisador PUC-Rio 
 
RESUMO: A construção da estrada de contorno do Pátio +6 do Porto Sudeste, em Itaguaí, Rio de 
Janeiro, requereu a execução de um aterro sobre de solo mole reforçado com colunas de brita do 
tipo “alimentação de fundo a seco” (dry bottom feed). Houve a oportunidade de medir recalques e 
deslocamentos horizontais do aterro e de sua fundação por um período de cerca de dois anos e 
meio. O monitoramento segue sendo realizado. Os dados do presente trabalho se referem ao 
período entre o lançamento do aterro, em outubro de 2011, e março de 2014. O trabalho descreve a 
geometria e a geotecnia da obra e apresenta deslocamentos verticais e horizontais medidos. No 
final são feitas considerações preliminares sobre o significado dos resultados obtidos. 
 
PALAVRAS-CHAVE: Solo mole; colunas de brita; monitoramento geotécnico. 
 
 
1 INTRODUÇÃO 
 
Colunas de brita são utilizadas no Brasil há 
mais do que 60 anos (Costa Nunes 1948). 
Desde então diversos trabalhos Brasileiros 
abordaram o assunto (Costa Nunes e outros, 
1978; Machado Filho 1978; Minette e outros 
1994 , para citar apenas alguns). 
 No procedimento tradicional utiliza-se uma 
tubulação de aço para fazer a perfuração. A 
brita é colocada dentro da tubulação e, em 
seguida, a tubulação é extraída (com vibração 
para facilitar a extração do tubo e, ao mesmo 
tempo, adensar a brita). O avanço do furo para a 
coluna é feito, no procedimento tradicional, 
com máquinas de estacas moldadas no local 
(tipo Franki, por exemplo). Quanto aos 
deslocamentos induzidos no terreno, os 
procedimentos tradicionais se dividem entre os 
que causam pouco deslocamento (tubulação de 
aço cravada com ponta aberta e que vai sendo 
limpa na medida em que se aprofunda) e os que 
induzem fortes deslocamentos (tubulação de 
aço cravada com a ponta fechada). 
 Mais recentemente foram introduzidas no 
Brasil as colunas de brita implantadas com 
equipamento de hélice contínua, que não 
necessitam tubulação de aço e não causam 
quase nenhum deslocamento do solo. 
 Há pouco tempo (2008) começaram a ser 
utilizadas no Brasil colunas de brita 
implantadas por vibro-deslocamento, que não 
utilizam tubulação de aço nem abrem furo no 
terreno. Nesta técnica as colunas são 
construídas deslocando o terreno com a própria 
brita usando um vibrador. Este procedimento de 
construção das colunas, mencionado na 
literatura como “dry bottom feed”, está 
descrito, por exemplo, em Sondermann e Wehr 
(2004) e em Shu e outros (2009). 
 Este trabalho apresenta, em caráter 
preliminar, o caso da estrada de contorno do 
pátio +6 do porto Sudeste, em Itaguaí, RJ, no 
qual foram medidos deslocamentos verticais 
(marcos de recalque) e horizontais 
(inclinômetros), em um local com 7 metros (em 
média) de solo muito mole no qual foram 
implantadas colunas de brita por vibro-
deslocamento a seco de baixo para cima. Sobre 
o terreno assim melhorado, foi colocado um 
aterro com 4 metros (em média) de espessura. 
 A medição dos deslocamentos verticais (no 
aterro) e horizontais (no pé do aterro) vem 
sendo realizada regularmente (leituras, 
tipicamente, uma vez por semana ou uma vez a 
cada 15 dias, com uns poucos intervalos 
maiores) há mais do que dois anos e segue 
sendo feita. Este trabalho apresenta os 
principais resultados do monitoramento entre o 
lançamento do aterro (Out/2011) e Mar/2014. 
 Apesar da vasta bibliografia internacional 
que existe sobre colunas de brita implantadas 
por vibro-substituição, não foi possível 
encontrar, na breve pesquisa bibliográfica feita 
para o presente trabalho, nenhum escrito 
publicado sobre deslocamentos em prazo longo 
de aterro sobre solo mole tratado com este tipo 
de coluna. Há uma tese de doutorado (Lima, 
2012) com uma detalhada investigação 
experimental e numérica dos deslocamentos em 
um carregamento experimental rápido, seguido 
de ruptura, do solo mole na área da CSA e há 
um estudo breve sobre os deslocamentos 
induzidos no terreno durante a execução destas 
colunas (Sandroni, 2012). Mas, não foi 
encontrado trabalho com medições de 
deslocamentos em prazo longo de aterro sobre 
solo mole tratados com colunas de brita 
 
 
2 GEOMETRIA DO TRECHO E 
CONSTRUÇÃO DAS COLUNAS 
 
A figura 1 mostra uma seção típica com as 
camadas do terreno e do aterro, a posição das 
colunas e dos instrumentos. As colunas, com 
diâmetro nominal de 92 cm, tiveram 
distribuição quadrada e ficaram espaçadas de 
140 cm (portanto, a relação entre a área de 
colunas e a área total foi de 32,6%). 
 A sequência construtiva das colunas foi a 
seguinte (ver figura 2): 
1. Lançamento de aterro de conquista com brita 
e geotexteis que serviu como apoio para a 
máquina com a qual foram construídas as 
colunas de brita. 
2. Introdução vertical, no terreno, de um 
vibrador com um tubo lateral para despejo 
de brita com uma caçamba de alimentação 
superior. A máquina que introduz o vibrador 
no terreno exerce carga axial e a vibração 
auxilia na penetração. Em atendimento a um 
critério previamente fixado, o vibrador 
atravessou o aterro e a camada mole e 
penetrou na camada subjacente (argila 
arenosa rija) até que a energia aplicada 
(refletida na amperagem que passa pelo 
vibrador, lida continuamente pelo operador 
da máquina) atingisse um valor pré-
estipulado (o qual, segundo a experiência da 
empresa executora das colunas, seria 
equivalente a um terreno com SPT por volta 
de 8). 
3. Atingida a profundidade almejada, inicia-se 
um processo de sobe e desce do vibrador a 
cada intervalo de profundidade. Quando 
sobe, a brita é solta pelo tubo de despejo e, 
quando desce, a brita é empurrada 
lateralmente e compactada por vibração. O 
procedimento continua no mesmo intervalo 
até obter a amperagem almejada no circuito 
elétrico do vibrador (e, supostamente, uma 
adequada compactação da brita). Em 
seguida, passa-se para o intervalo acima e, 
assim, sucessivamente, até à superfície. A 
altura do intervalo (que depende do material 
que está sendo atravessado e da habilidade 
do operador da máquina) fica tipicamente 
entre 0,50 m e 1,00 m. 
 A construção do aterro, com espessura média 
aproximada igual a 4 m, foi feita com solo silto-
argiloso, residual de gnaisse das proximidades e 
seguiu os procedimentos normais de 
compactação em atendimento às especificações 
de projeto (GC igual ou maior que 98%). 
 
 
Figura 1 – Seção típica (dimensões em metros) 
 
 
Figura 2 – Máquina utilizada e procedimento para 
implantação das colunas de brita 
 As colunas foram executadas em meados de 
2011 e o aterro foi construído no início de 
outubro de 2011. Entre o final de outubro e o 
início de dezembro de 2011 foi construída a 
superestrutura viária. Fotos da obra em 
construção e pronta estão nas figuras 3 a 5. 
 
 
Figura 3 – Foto da obra durante a construção – Aterro de 
conquista pronto - Instalando as colunas 
 
 
Figura 4 – Foto da obra durante a construção – Aterro 
pronto, proteção do talude em andamento 
 
 
Figura 5 – Foto da obra pronta 
 
4 – INSTRUMENTAÇÃO E RESULTADOS 
DO MONITORAMENTO 
 
Foram utilizados perfilômetros e marcos 
superficiais para observar os deslocamentos 
verticais (recalques) e inclinômetros para 
observar os deslocamentos horizontais. A 
posição dos instrumentos emplanta está 
esquematicamente indicada na figura 6. 
 
 
Figura 6 – Planta esquemática com a posição dos 
instrumentos. (Escalas diferentes na vertical e na 
horizontal) 
 
 Os perfilômetros tiveram vida breve (de 3 e 
13 de outubro de 2011): da construção do aterro 
até a implantação do acabamento do talude, 
quando foram destruídos. A partir de 7 
dezembro de 2011 os recalques em quinze 
pontos do meio-fio da rodovia (denominados 
PR1 a PR15) passaram a ser acompanhados 
com nível ótico. 
 Em março de 2012 foram iniciadas as 
leituras de inclinometria em duas verticais, 
denominadas IN1 e IN2, posicionadas no pé do 
aterro, com 23,5 m de profundidade. Na mesma 
ocasião foram iniciadas leituras de recalques 
em oito novos pontos (21 a 24 e 31 a 34). O 
monitoramento dos deslocamentos verticais e 
horizontais continua sendo realizado. 
 Neste trabalho são apresentados apenas os 
resultados de uma seção onde se encontram o 
marco PR10 e o inclinômetro IN2. 
 Os recalques observados ao longo do tempo 
na posição da PR10 estão mostrados na figura 
7. Entre 13 de outubro de 2011 e 7 de dezembro 
de 2011 não houve medição de recalques. 
Nesse período os recalques na posição da PR10 
foram interpolados por tentativas, definindo-se 
que 11,2 cm deveriam ser somados ao recalque 
medido com o perfilômetro PF2 (4,8 cm). Os 
deslocamentos horizontais em direção ao 
mangue no inclinômetro IN2 (mesma seção que 
a PR10) no período entre sua instalação (março 
2012) e março de 2014 estão lançados contra a 
profundidade na figura 8. A evolução com o 
tempo do deslocamento horizontal (no sentido 
do mangue = direção “A+” do inclinômetro) em 
três profundidades do tubo do inclinômetro IN2 
está na figura 9. 
 
 
Figura 7 – Evolução dos recalques na PR10 
 
 
Figura 8 – Deslocamentos horizontais x profundidade na 
direção A+ do inclinômetro IN2 
 
 
Figura 9 – Evolução dos deslocamentos horizontais na 
direção A+ do inclinômetro IN2 
 
5 – COMENTÁRIOS 
 
As colunas reduziram muito o recalque: o 
recalque estimado sem colunas seria da ordem 
de 115 cm; com as colunas, ficou em 32 cm. A 
relação entre recalque sem colunas e recalque 
com colunas (115/32 = 3.6) está lançada contra 
a relação de áreas (32,6%) no gráfico da figura 
10 que reúne critérios de estimativa de 
recalques de aterros sobre solos moles tratados 
com colunas de brita (Priebe, 1985; Raithel e 
outros, 2004). Como se vê há boa coincidência 
entre os resultados deste caso e as curvas do 
gráfico. 
 
 
Figura 10 – Inserção do caso em foco na experiência 
mundial 
 
 
Os deslocamentos seguiram ocorrendo por 
longo tempo. Os recalques parecem ter cessado 
por volta de agosto a outubro de 2013 (recalque 
de 32 cm, depois de quase dois anos de 
deformação), como se vê na figura 7. 
 Os deslocamentos horizontais também 
tenderam a cessar (no final de 2013 como 
mostra a figura 9), exceto próximo à superfície 
na posição do inclinômetro, provavelmente 
devido a continuação do espraiamento sob o 
peso do aterro de conquista, onde não há 
colunas de brita (ver figura 1). 
 Para concluir, cabe uma especulação sobre o 
lento processo de transferência de cargas entre 
as colunas e o solo mole. A maior rigidez das 
colunas faz com que o aterro arqueie, 
aumentando a carga nas colunas. Perante o 
aumento de carga, as colunas cedem (alargam 
na parte superior do solo mole). Com a 
cedência das colunas o solo mole é carregado e, 
portanto, recalca (lentamente) o que volta a 
aumentar a carga nas colunas. Este processo é 
contínuo e só cessa quando as pressões no solo 
mole e nas colunas (diferentes) se estabilizam. 
O tempo para que isto ocorra é ditado pela 
velocidade de adensamento do solo mole e, 
provavelmente, pela evolução de sua 
compressão secundária. 
 
 
AGRADECIMENTOS 
 
São devidos justos agradecimentos à 
Construtora ARG na pessoa do Engenheiro 
Paulo Fogaça, chefe de obras da ARG no Porto 
Sudeste, que viabilizou a condução do estudo 
dando apoio para as equipes de medição e, à 
Geoprojetos Engenharia que, mesmo depois de 
cessado seu contrato de monitoramento do 
Porto Sudeste, segue fazendo as leituras de 
inclinômetros e recalques com equipes que 
trabalham em obras próximas. 
 
 
REFERÊNCIAS 
 
Carter, J.P, Randolph, M.F e Wroth, C.P. (1979) “Some 
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Costa Nunes, A.J. (1948) “The foundations of the OCB9 
tank at Alemoa-Santos – Brasil”, 2nd International 
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Engineering, Rotterdam, Vol. 4, pgs 31-40. 
Costa Nunes, A.J., Trindade, S.S.M. e Drigenberg, G.E. 
(1978) “Reforço de solos de argila mole com estacas 
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Brasileiro de Mecânica dos Solos e Engenharia de 
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Machado Filho, O.V.B. (1978) “Estudo das fundações de 
dois aterros experimentais sobre argila mole no 
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Minette, E., Lima, D.C. de, Barbosa, P.C.A. e Silva, 
C.H.C. (1994) “Granular piles on soft soils: an in situ 
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Priebe H.J. (1985) “Die Bemessung von Rüttelstopf 
verdichtungen, Bautechnik, Vol. 72, No. 3. 
Raithel, M., Küster, V. e Lindmark, A (2004) “Geotextile 
encased columns – a foundation system for Earth 
structures”, Nordic Geotechnical Meeting, Suécia. 
Sandroni, S.S. (2012) “Deslocamentos Causados por 
Colunas de Brita em Aterro sobre Argila Mole, 
Instaladas por Vibro-substituição“, 13º Congresso 
Brasileiro de Mecânica dos Solos e Engenharia de 
Fundações, Porto de Galinhas, PE. 
Shu, J., Varaskin, S., Klotz, U. e Mengé, P. (2009) 
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Sondermann, W. e Wehr, W. (2004) “Deep vibro 
techniques”, Capítulo 2 do livro “Ground 
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