Construir sob o oceano exige resolver um problema que a maioria das pessoas nunca imaginou: como impedir que milhões de litros de água entrem enquanto operários trabalham a dezenas de metros abaixo da superfície
Atravessar um rio, um estreito ou um braço de mar sem construir uma ponte parece, à primeira vista, algo que contraria a lógica. A água está lá, com pressão, correnteza e toda a massa que o oceano pode exercer sobre qualquer estrutura. Mesmo assim, existem hoje mais de 200 túneis subaquáticos em operação no mundo, conectando cidades, países e continentes em rotas que barcos e aviões não substituem com a mesma regularidade. A questão que persiste para a maioria das pessoas é simples: como eles não alagam?
A resposta envolve dois métodos construtivos distintos, cada um desenvolvido para tipos específicos de terreno, profundidade e extensão. O primeiro é o método de perfuração com tuneladora, ou TBM (Tunnel Boring Machine), uma máquina com diâmetro de até 17 metros e peso superior a 3.000 toneladas que avança cortando rocha enquanto instala anéis de concreto por trás de si. O segundo é o método de tubo afundado, no qual segmentos de concreto ou aço são fabricados em seco, rebocados até o local e cuidadosamente submersos em uma vala escavada no leito do mar. A escolha entre os dois define o custo, o prazo e o risco de cada obra.
A tuneladora que perfurou 50 quilômetros sob o Canal da Mancha em menos de três anos operava com pressão de ar superior à atmosférica para impedir que a água invadisse a frente de escavação
O Túnel do Canal, concluído em 1994 e popularmente chamado de Eurotunnel, é a referência global para entender como a engenharia lida com a pressão hidrostática em grandes profundidades. Com 50,5 quilômetros de extensão total e 38 quilômetros sob o mar, ele é composto por três tubos paralelos: dois para trânsito ferroviário e um central de serviço. As tuneladoras utilizadas na obra mantinham pressão de ar comprimido na frente de escavação, o suficiente para equilibrar a pressão da água e da lama que tentavam se infiltrar a cada centímetro avançado. Essa técnica é chamada de frente pressurizada, e permite que a máquina avance em terrenos saturados de água sem interromper o fluxo de trabalho.
Cada anel de concreto instalado pelas máquinas mede entre 30 e 60 centímetros de espessura e é composto por segmentos pré-fabricados encaixados com precisão milimétrica. Qualquer falha na junta entre os segmentos pode provocar infiltração. Para evitar isso, borrachas de vedação de alta compressão são instaladas em todas as juntas antes do encaixe definitivo. No Eurotunnel, mais de 2 milhões desses segmentos foram instalados ao longo dos anos de obra, e a taxa de infiltração admissível foi mantida abaixo de 0,5 litros por metro quadrado por hora, um padrão ainda utilizado como referência em projetos contemporâneos.
O método do tubo afundado resolve o problema de forma radicalmente diferente: o túnel é construído na superfície, seco e flutuando, e só depois é colocado no lugar definitivo no fundo do mar
Quando o terreno do leito oceânico é mole demais para a perfuração ou a profundidade é relativamente pequena, o método do tubo afundado oferece uma alternativa engenhosa. Segmentos ocos de concreto protendido, com comprimento de até 150 metros cada, são fabricados em docas terrestres e vedados nas extremidades com bulkheads metálicos temporários. Depois, são rebocados por embarcações especializadas até o local da obra, onde uma vala previamente escavada os aguarda no fundo. O controle do afundamento é feito pela inundação gradual de câmaras internas, reduzindo a flutuabilidade do segmento milímetro a milímetro até que ele assente com precisão sobre apoios preparados no leito escavado. A margem de erro admitida nesse encaixe é de apenas 25 milímetros em qualquer direção.
O túnel submerso de Busan, na Coreia do Sul, e o Øresundstunnel entre Dinamarca e Suécia foram construídos com esse método. O trecho submerso do Øresund tem 3,5 quilômetros e conecta o túnel a uma ilha artificial antes de emergir em uma ponte convencional, formando uma travessia híbrida que combina as duas soluções de engenharia em uma única rota de 16 quilômetros.
A pressão da água a 40 metros de profundidade equivale a quatro vezes a pressão atmosférica normal, e esse dado define cada decisão estrutural tomada antes da primeira perfuração
A pressão hidrostática aumenta aproximadamente 1 atmosfera a cada 10 metros de profundidade. Isso significa que um túnel operando a 40 metros abaixo da superfície enfrenta 5 atmosferas absolutas de pressão externa, o equivalente ao peso de uma coluna de água pressionando cada centímetro quadrado da estrutura. Para resistir a isso, os projetos combinam espessura de concreto, armação de aço e impermeabilização externa com membranas poliméricas. Em alguns projetos europeus, membranas de PVC com espessura de 2 milímetros são aplicadas externamente antes do aterramento dos tubos, criando uma barreira contínua entre o concreto e o solo saturado que o envolve.
Além da pressão estática, os projetos precisam considerar variações dinâmicas causadas por marés, correntes e, em algumas regiões, atividade sísmica. O Túnel de Seikan, no Japão, com 53,85 quilômetros de extensão e o mais longo do mundo até 2016, atravessa uma das zonas sísmicas mais ativas do planeta a uma profundidade máxima de 240 metros abaixo do nível do mar. Sua estrutura foi projetada para absorver movimentações do terreno sem comprometer a vedação.
No Brasil, o projeto do Túnel da Grota Funda em Santos demonstra que a engenharia subaquática não é exclusividade de países com décadas de tradição nesse tipo de obra
Embora o Brasil não tenha ainda um túnel sob o oceano em operação, a engenharia subaquática nacional acumula experiência relevante em rios e baías. O Túnel Prefeito Marcello Alencar, no Rio de Janeiro, passa sob a Baía de Guanabara e utiliza o método de tubo afundado para conectar o bairro do Caju ao terminal aquaviário. Com 700 metros de extensão submarina, ele processa diariamente a logística de parte significativa do porto do Rio. Já em Santos, estudos para a travessia subaquática do estuário são recorrentes desde os anos 2000, com projetos que estimam entre R$ 4 bilhões e R$ 7 bilhões dependendo da solução técnica adotada.
A ventilação de um túnel subaquático de longa extensão é um problema de engenharia tão complexo quanto a vedação, e sua falha pode ser fatal para os usuários em questão de minutos
Em túneis longos, o ar precisa ser renovado constantemente. Em rotas ferroviárias como o Eurotunnel, os trens que percorrem o trajeto a 160 km/h funcionam como êmbolos dentro dos tubos, empurrando e puxando massas de ar com força suficiente para causar variações de pressão perceptíveis no interior dos vagões. Para controlar esse efeito, o túnel central de serviço atua também como duto de pressão, equilibrando o ar entre os dois tubos principais por meio de aberturas regulares chamadas crossovers. O sistema de ventilação do Eurotunnel é capaz de renovar completamente o ar dos tubos em menos de 30 minutos, mesmo com trens em movimento nos dois sentidos simultaneamente.
Em caso de emergência, a mesma infraestrutura de ventilação é usada para criar pressão positiva no túnel de serviço, impedindo que fumaça se propague para a rota de evacuação. Essa lógica foi incorporada ao projeto após incêndios em túneis europeus nos anos 1990, que levaram à revisão das normas de segurança para toda a Europa. Hoje, a norma europeia EN 1363 exige que qualquer túnel com extensão superior a 500 metros tenha sistema de ventilação ativa e rota de evacuação independente da via principal de circulação.
Os maiores túneis subaquáticos do mundo acumulam mais de 300 anos de vida útil projetada entre suas estruturas, mas a inspeção contínua permanece indispensável: o Eurotunnel realiza verificações estruturais a cada 500 metros de percurso a cada 15 dias, com equipes que percorrem os três tubos manualmente em turnos de 12 horas, garantindo que os 2,3 milhões de passageiros que utilizam a rota anualmente nunca percebam o oceano que passa sobre suas cabeças.
