Checklist de perfil definitivo de sondagens a percussão e mistas

Marcos Saito de Paula

Sondagens a percussão e mista estão entre os principais dados de entrada de empreendimentos de engenharia, seja para uma rodovia, ferrovia, metrô, barragem, aeroporto e mesmo para obras pontuais como um viaduto ou um galpão.

No entanto, a execução das sondagens está entre os serviços mais desvalorizados atualmente, tanto em termos técnicos como em termos de mercado. Consequentemente, a qualidade dos serviços é um ponto crítico com o qual os empreendedores e projetistas convivem rotineiramente.

Mesmo itens básicos de uma sondagem muitas vezes não são apresentados da forma correta, ou pior, não são executados em campo da forma correta.

Pensando nisso, é comum os projetistas analisarem as amostras das sondagens, seja para reclassificar a sondagem de acordo com um sistema próprio, seja para simples conferência ou alinhamento de uso de termos e critérios junto a empresa executora de sondagens.

Uma vez que a análise de resultados de sondagens é uma das atividades mais executadas em uma rotina de projeto, criamos aqui na JS um checklist para perfil definitivo de sondagem (também conhecido como log de sondagem, ou boletim definitivo de sondagem).

No sentido de disseminar o conhecimento e quem sabe contribuir para ajudar outros profissionais, sejam projetistas, sejam de executores de sondagens, compartilhamos a seguir este checklist. Nem todos os itens têm comentários ou descrições, pois são autoexplicativos.

1. NOME DA SONDAGEM/ID DO FURO

A nomenclatura e numeração definidas pelo projetista ou cliente sempre devem ser seguidos literalmente, ao “pé da letra”, incluindo hífens e letras.

Muitas vezes uma sondagem com o nome, por exemplo, SP-OAE-LD-250 (SP – sondagem a percussão, OAE – obra de arte especial, LD – lado direito) aparece no boletim de campo ou perfil definitivo como SP-250.

Porém no projeto podem existir SM-OAE-250, SP-C-LD-250 etc, gerando confusão.

2. CITAÇÃO DA NBR 6484/2020.

Ver item BILBIOGRAFIA ao final.

Alguns perfis definitivos ainda apresentam a 6484/2001 como referência.

3. DISCRIMINAÇÃO DO SISTEMA DE PERFURAÇÃO: MANUAL OU MECANIZADO.

4. DATA DE INÍCIO E TÉRMINO DA SONDAGEM

Checar se são coerentes. Já vi casos de 3 sondagens de 15 metros de profundidade cada, todas com NSPT > 30 nos últimos metros, com a mesma data, executadas pela mesma equipe.

É impossível executar mais do que 15 metros (em casos excepcionais, 20 metros) de sondagem a percussão no mesmo dia.

5. COORDENADAS E DATUM.

Devem ser enviados pelo cliente/projetista, ou equipe de topografia em campo. É responsabilidade da executora colocar esta informação no perfil definitivo, mas é responsabilidade do contratante fornecer a informação.

Salvo exceções em que a empresa de sondagem também foi contratada para fornecer equipe de topografia.

6. COTA

Idem coordenadas e datum.

7. NIVEL D’ÁGUA (NA).

    1. NA SECO/AUSENTE ou ZERO?
    2. LEITURA COM 12 OU 24 HORAS.
    3. CLIENTE ESPECIFICA INTERVALOS OU PROCEDIMENTOS DE LEITURA DIFERENTES?

Um erro comum é a confusão entre NA seco/ausente ou NA = 0,00.

O NA seco ou ausente é a ausência de água no furo e portanto ausência de água subterrânea no terreno.

O NA = 0,00 significa água preenchendo todo o furo até atingir a boca do furo, em outras palavras, NA na profundidade zero do furo. Portanto água subterrânea aflorante no terreno ou lençol freático aflorante, como em um brejo.

Com relação as leituras de NA, é importante, além de seguir a norma, ter atenção para eventuais intervalos ou procedimentos de leitura de NA diferentes da norma, como por exemplo o Metrô de São Paulo.

8. POSIÇÃO DO REVESTIMENTO E MÉTODO DE PERFURAÇÃO (TRADO OU LAVAGEM)

Indicação do padrão/diâmetro (por exemplo NW, HW etc) e profundidade.

Indicação dos trechos (profundidades) onde foi utilizado trado ou lavagem.

9. NSPT

    1. O NÚMERO DE GOLPES PARA OS 3 TRECHOS DE 15 CM SAO APRESENTADOS?
    2. GRAFICO NSPT COERENTE?

Incluir sempre os NSPT dos 3 trechos de 15 cm isoladamente, assim como o NSPT em si (últimos 30 cm). Esta prática evita dúvidas em ensaios sobre, por exemplo, solos moles (onde os 45 cm do ensaio podem ser atingidos nos primeiros golpes) ou em solos muito resistentes.

No exemplo abaixo, se fossem mostrados somente as somas do 1º+2º e 2º+3º, haveria dúvidas sobre os resultados reais dos ensaios, principalmente no metro 17, onde o ensaio não foi executado corretamente, e no metro 18, onde um NSPT de 1/9 passaria a impressão de ensaio incorreto.

Nos outros metros, não ficaria claro em qual dos 3 ensaios houve quantos centímetros de avanço. Note que, por exemplo no metro 15, um avanço de 31 cm em 1 golpe é uma informação importante, mas se fosse informado somente o avanço de 1/17, a informação é outra.

10. DESCRIÇÃO.

Termos e itens obrigatórios
  1. Granulometria predominante.
  2. Granulometria secundária.
  3. Cor.
Termos e itens que podem estar presentes
  1. Estruturas da rocha original.
  2. Fragmentos de rocha.
  3. Nome da rocha de origem (obrigatório caso estruturas da rocha original ou fragmentos de rocha estejam presentes).
  4. Pedregulhos.
  5. Matéria orgânica (em geral este termo é usado quando a matéria orgânica ocorre de forma disseminada na amostra).
  6. Detritos vegetais (folhas, galhos etc).
  7. Conchas.
  8. Presença de entulho (no caso de aterros).

No exemplo abaixo, 3 diferentes tipos de solos moles: a direita, com raízes e troncos, no meio com conchas, e a esquerda com areia (camada escura no topo). Estas 3 características, se omitidas, deixam de fornecer importantes informações sobre a gênese destes depósitos e possíveis implicações para obras de engenharia.

11. INTERPRETAÇÃO DA GEOLOGIA/MATERIAL.

Este item é uma das maiores fontes de problemas em perfis definitivos de sondagem. Termos como aluvião, elúvio, solo de alteração de rocha e saprolito se confundem e se combinam de forma errada com termos de descrição, como variegado.

Falta de Interpretação

O principal e mais comum dos problemas: muitas empresas simplesmente não fornecem a interpretação.

Sem esta interpretação, é impossível saber se o material é um aterro, um aluvião ou um horizonte de alteração de solo in situ. Esta interpretação é importante, pois irá balizar a elaboração do perfil geológico. O perfil geológico por sua vez, servirá de base para os estudos de geotecnia (que estuda a estabilidade dos taludes) e de terraplenagem (que estuda os volumes movimentados na obra e seus custos).

Erros Conceituais na Interpretação

O segundo problema é a falta de base conceitual nos profissionais que descrevem as amostras. Mapas geológicos, imagens de satélite, mapas topográficos e fontes bibliográficas contendo os tipos de classificação de solos devem ser utilizados na descrição de amostras de sondagem.

Usaremos como base aqui a classificação de Vaz (1996, ver referência ao final do artigo). Não vamos entrar na discussão se é a melhor ou mais completa, mas é muito utilizada e atende as necessidades de projetos de engenharia.

Vamos usar como exemplo, dois horizontes de solo: elúvio (ou solo eluvial, SE) e solo de alteração de rocha (SAR). São os primeiros horizontes de alteração de solos in situ, ou seja, nunca transportados, sem presença de sedimentos.

De acordo com a classificação de Vaz, em geral o primeiro horizonte de alteração de solo é o elúvio. Este solo é caracterizado por ser homogêneo em termos de composição (por conta do intenso intemperismo sofrido, que já eliminou boa parte dos minerais) e consequentemente em termos de cor, e sem estruturas da rocha. Na prática, em geral este horizonte é restrito a poucos metros (menos de 5) e não apresenta NSPTs altos (< 10).

O segundo horizonte é o solo de alteração de rocha, caracterizado por heterogeneidade na composição mineralógica (pouco intemperismo sofrido), resultando em diversas cores e estruturas da rocha presentes. Na prática, este horizonte pode se estender por até dezenas de metros de profundidade, chegando a atingir NSPTs altos (até 30 ou mais).

Exemplo de amostras de sondagem mista abaixo: notar como a cor não necessariamente é indicador de origem do material. O SE se apresenta em tons amarelados e avermelhados/marrom. O importante é verificar a presença de minerais e/ou estrutura dos cristais e da rocha.

Com somente estes conceitos acima, é possível identificar erros conceituais nos exemplos de descrição abaixo:

  • Elúvio descrito em profundidades entre 30 e 40 metros, com NSPT em torno de 40-50 golpes, e contendo o termo “variegado” na descrição da cor.
  • Aluvião descrito em sondagem em região alta (morro), onde na imagem de satélite só ocorrem plantações.
  • Solo de alteração de rocha contendo na descrição argila orgânica.
  • Elúvio/solo de alteração com NSPTs < 4, contendo na descrição argila preta ou cinza, descrito em sondagem em região de baixada (brejo), com NA = 0,00 e onde na imagem de satélite se percebe uma região alagada.
Descrição de Rocha

É comum que descrições de rocha em sondagens mistas para geotecnia contenham exagero de detalhes em aspectos que não fazem diferença para a engenharia, e falta de aspectos importantes para a engenharia. Isso ocorre quando a descrição é feita por um geólogo recém-formado, sem treinamento adequado em geotecnia, e com muita ênfase nas petrologias ígnea e metamórfica, por conta da formação acadêmica.

Por exemplo, existem descrições que detalham os diferentes componentes de um migmatito, como leucossoma e melanossoma e dão nomes as estruturas deste migmatito, como estromático, ao mesmo tempo que não fornecem a informação da orientação das fraturas (vertical, horizontal, inclinada) e misturam diferentes graus de alteração em uma manobra de 3 metros (por exemplo: “grau de alteração variando de A2 a A4”).

Continuando o exemplo acima: ao se descrever uma rocha como migmatito, em termos geotécnicos esta informação é suficiente em termos descritivos. Não é necessário descrever as fases e estruturas de formação da rocha. O geólogo de engenharia já sabe que esta rocha pode apresentar foliação, e esta foliação pode ser variável. Já a orientação das fraturas pode ser importante na estabilidade de um talude ou frente de escavação de túnel. Os diferentes graus de alteração devem ser separados, pois misturar na descrição rocha alterada com rocha sã não deixa claro o que predomina e o que é ocorrência pontual.

Outro exemplo de erro: descrever uma rocha alterada, que teve recuperado somente amostras fragmentadas (ou “moídas”), utilizando termos de solo, como por exemplo “areia”. Neste caso, o geólogo da empresa de sondagem deve saber identificar onde a perfuração atingiu o maciço rochoso, para, mesmo em casos de baixa recuperação e amostras fragmentadas, saber que se trata de rocha alterada. Para isso, acompanhamento em campo no momento da perfuração, comparação com sondagens próximas ou conversas com o sondador podem auxiliar. Uma vez que a informação errada é inserida, o geólogo do projeto dificilmente vai detectar o erro.

Mais um exemplo de erro: rochas com recuperação de 15% descritas como A2 F2. Neste caso, deve ser usado o bom senso pelo profissional que descreve a sondagem. Se 85% do material não foi recuperado, é muito provável que este material seja rocha alterada ou solo. Portanto é incorreto classificar toda a manobra como sendo rocha de boa qualidade, pois os 15% recuperados, por melhor que seja a qualidade da rocha, não representam este trecho do maciço.

Atenção especial deve ser dada a rochas brandas, como arenito, que requerem nomenclatura própria (grau de coerência), além de distinção do que é solo proveniente de arenito (portanto rocha que sofreu intemperismo), do que é solo proveniente de sedimentos recentes, e portanto inconsolidados.

12. PROFUNDIDADES DE MUDANÇAS DE CAMADA.

Este item parece simples, mas na prática ocorrem muitos erros.

Devido ao uso de softwares ou rotinas automatizadas, muitos perfis de sondagem apresentam valores de profundidade que não são coerentes com a régua principal do perfil, ou com a descrição.

A profundidade da camada anotada pelo sondador em campo deve ser fielmente representada de forma gráfica no perfil. As mudanças de camada não necessariamente ocorrem entre ensaios de SPT. O sondador pode observar uma mudança dentro do amostrador, e essa profundidade não pode ser “arredondada”.

13. JUSTIFICATIVA/MOTIVO DA PARALISAÇÃO OU CRITÉRIO DE PARALISAÇÃO ADOTADO, OU PROFUNDIDADE MÁXIMA DEFINIDA PELO CLIENTE.

Outro item que, junto com a interpretação do material, é uma das maiores fontes de problema, tanto durante a execução em campo, como na apresentação de resultados.

Paralisação de sondagem X Paralisação de Ensaio

O primeiro aspecto que deve estar claro é a diferenciação entre os critérios de paralisação da sondagem (encerramento da sondagem) e os critérios de paralisação de um ensaio SPT.

O item da norma 5.2.3.11, abaixo, descreve situações em que o ensaio SPT pode ser paralisado, mas são os subitens do item 5.2.4 que definem paralisação e encerramento da sondagem.

5.2.3.11 A cravação do amostrador-padrão é interrompida antes dos 45 cm de penetração sempre
que ocorrer uma das seguintes situações:

a) se em qualquer dos três segmentos de 15 cm, o número de golpes ultrapassar 30;

b) se o amostrador-padrão não avançar durante a aplicação de cinco golpes sucessivos do martelo.

É comum a utilização do item 5.2.3.11 para paralisação e encerramento da sondagem. Porém, se observarmos o item 5.2.4.3, fica claro que é o procedimento de lavagem por tempo, e não somente o número de golpes do amostrador, que deve paralisar e encerrar a sondagem:

5.2.4.3 Quando forem atingidas as condições descritas em 5.2.3.11-b) e após a retirada da composição
com o amostrador-padrão, deve em seguida ser executado o ensaio de avanço da perfuração por circulação de água. Esse ensaio consiste no emprego do procedimento descrito em 5.2.2.5.

Critérios de paralisação de projeto

Os critérios de paralisação de sondagem elaborados pelo projeto existem pois qualquer investigação geológico-geotécnica deve servir a um propósito e uma demanda específica de uma obra de engenharia. Um túnel precisa de informações diferentes daquelas necessitadas por um aterro em área de brejo, assim como uma OAE em um vale de fundo rochoso ou um corte em um maciço de solo.

Desta forma, diferentes critérios são elaborados para diferentes tipos de obra. Não seguir os critérios resulta em sondagens que não servem ao projeto, e precisam ser refeitas, gerando gasto de dinheiro e tempo desnecessários.

Em Campo

Em campo, a maior fonte de problemas é a falta de orientação, para os sondadores, com relação aos critérios de paralisação de projeto. É comum que o sondador receba somente o nome da sondagem e uma profundidade.

Com isso, o sondador segue os critérios de paralisação da norma, a seguir:

5.2.4.2 Na ausência do fornecimento do critério de paralisação por parte da contratante ou de seu preposto, as sondagens devem avançar até que seja atingido um dos seguintes critérios:

a) avanço da sondagem até a profundidade na qual tenham sido obtidos 10 m de resultados consecutivos indicando N iguais ou superiores a 25 golpes;

b) avanço da sondagem até a profundidade na qual tenham sido obtidos 8 m de resultados consecutivos indicando N iguais ou superiores a 30 golpes;

c) avanço da sondagem até a profundidade na qual tenham sido obtidos 6 m de resultados consecutivos indicando N iguais ou superiores a 35 golpes.

Porém, o projeto pode ter adotado um critério como este outro:

a) 3 metros consecutivos com NSPT>=20 golpes/30cm,

b) Ou impenetrável a lavagem por tempo,

c) Ou profundidade máxima de 15,45 m.

Note que o critério A de projeto paralisa a sondagem antes de qualquer item da norma. Portanto, ao não seguir os critérios de projeto, metros adicionais e desnecessários de sondagem seriam realizados, assim como o tempo da equipe em campo é desperdiçado.

Por outro lado, se o critério de projeto for:

a) Atingir a profundidade máxima indicada,

b) Ou impenetrável a lavagem por tempo.

A sondagem pode ser paralisada antes do exigido pelo projeto, por qualquer item da norma. Neste caso ocorre o inverso da situação anterior: a sondagem fica curta e não atende o projeto. Novamente, tempo da equipe de campo é desperdiçado, pois o furo precisará ser refeito.

No Escritório

Muitas vezes a sondagem é executada corretamente no campo, seguindo os critérios devidamente, porém no escritório, o desenhista ou geólogo não insere as informações corretamente no perfil definitivo.

Por não identificar, não estar familiarizado ou simplesmente não saber da existência dos critérios de projeto, o profissional que desenha a versão final do perfil de sondagem acaba por tentar encaixar o motivo de paralisação da sondagem em um dos itens da norma. Isso gera confusão, pois:

  1. Alguns itens da norma podem não atender o projeto.
  2. Ao citar a norma, a citação muitas vezes é feita de forma incompleta, deixando dúvidas sobre qual critério da norma foi motivo da paralisação. No exemplo acima, o item da norma 5.2.4.2 tem 3 itens, cada um com um critério. A citação completa seria por exemplo: “Paralisado conforme ABNT/NBR 6484/2020 item 5.2.4.2 b”.
  3. É muito comum a anotação final “Impenetrável a LT (lavagem por tempo)”, sem indicar os resultados dos ensaios de lavagem.

14. ASSINATURA E NOME DO RESPONSÁVEL TÉCNICO, COM CREA.

Para os profissionais: manter o CREA em dia.

Para as empresas de sondagem: sempre exigir o CREA em dia dos profissionais que descrevem, e dos responsáveis técnicos pelas sondagens.

Para os clientes: checar na consulta pública dos sites dos CREAs estaduais, se os profissionais que constam nos perfis definitivos de sondagem estão com situação regular no CREA.

15. BIBLIOGRAFIA

Nunca é demais lembrar, mas existe uma série de normas e manuais que sempre devem ser consultados:

  1. ABNT NBR 6484:2020 – Solo — Sondagem de simples reconhecimento com SPT — Método de ensaio
  2. ABNT NBR 6502 – 1995 – Rochas e Solos Terminologia
  3. ABNT NBR 13441:1995 – Rochas e solos – Simbologia
  4. Investigações Geológico-Geotécnicas: Guia de Boas Práticas (ABGE, 2021)
  5. VAZ, L. F. 1996. Classificação genética dos solos e dos horizontes de alteração de rocha em regiões tropicais. Solos e Rochas, São Paulo, 19, (2): 117-136.

CONCLUSÕES

Os problemas aqui apresentados impactam diretamente nos custos de uma obra.

Por exemplo: se as estimativas de espessura/profundidade de aluvião e solo de alteração estiverem erradas, os parâmetros geotécnicos para a estabilidade de um aterro podem estar errados. Portanto, o projeto final será mal dimensionado e diferentes condições serão encontradas no momento da construção, podendo gerar atrasos e custos mais altos.

Notar no exemplo abaixo, de modelagem de estabilidade de talude, como o círculo de ruptura é diretamente definido pela espessura da camada SFL (sedimento flúvio-lagunar). Esta definição de camada é elaborada pelo projetista com base nos dados de sondagens. No exemplo, o fator de segurança de 1,5 exigido para um projeto deste porte não foi atingido, sendo necessárias medidas extras para garantir a segurança do aterro.

Outro exemplo: as descrições de rocha não estando condizentes com os graus de alteração encontrados, podem interferir na profundidade do topo rochoso desenhado em um perfil geológico, e também estarão errados os estudos de terraplenagem feitos com base no perfil geológico. Resultado: os custos de escavação do projeto, que variam em função do tipo de material, serão diferentes dos encontrados no momento de execução da obra, gerando atrasos e custos diferentes dos esperados.

No exemplo de perfil geológico-geotécnico abaixo, notar como acima do greide (linha que representa a superfície da rodovia) somente ocorre Rocha Alterada Mole, material de 2ª categoria. Esta informação foi extraída das sondagens. Se estiver incorreta, o custo da escavação deste trecho, calculado pelo projeto, estará incorreto.

Na foto abaixo, de escavação de um corte, notar a ocorrência de rocha na área do círculo amarelo. Esta ocorrência, se não tiver sido detectada ou corretamente descrita por sondagens, pode se tornar um imprevisto no momento da obra, resultando em métodos de escavação e custos diferentes.

Multiplicando-se os metros cúbicos escavados ou mal dimensionados em uma obra por quilômetros de extensão, as diferenças de cálculos feitos com premissas geológicas erradas podem facilmente resultar em centenas de milhares a milhões de reais de diferença. Tudo por conta de falta de informações ou informações erradas em sondagens.

Como projetista, reconhecemos que parte das boas práticas de investigações de campo envolve o acompanhamento e fiscalização em campo, de algum profissional da projetista e/ou do cliente/contratante. E infelizmente essa prática vem sendo negligenciada em diversos empreendimentos, contribuindo ainda mais para a ocorrência de todos os problemas aqui apresentados.

Sabemos que, na prática, as condições, prazos e salários que em geral os profissionais de empresas de sondagem recebem não permitem ou não são condizentes com o nível técnico exigido. Independente disso, o intuito deste artigo é mostrar como o trabalho deve ser feito.