O Canal da Mancha tem 50 quilômetros de extensão sob o mar e foi escavado por máquinas que nunca viram a superfície durante os 3 anos de operação
Existem estruturas de engenharia que desafiam o instinto humano. A ideia de escavar um túnel sob dezenas de metros de água salgada, manter o ambiente seco durante anos de obra e ainda fazer os dois lados se encontrarem com precisão milimétrica parece fisicamente impossível. Mas não é.
O Canal da Mancha, ou Eurotunnel, tem 50,5 quilômetros de extensão e fica a até 75 metros abaixo do nível do mar em seu ponto mais profundo. Foi concluído em 1994 após seis anos de obras, envolveu 13.000 trabalhadores e custou aproximadamente 21 bilhões de dólares em valores atualizados. É o segundo túnel subaquático mais longo do mundo, e a forma como foi construído deu o padrão para praticamente todas as obras do gênero que vieram depois.
As tuneladoras TBM cortam a rocha em seções circulares perfeitas enquanto revestem as paredes com anéis de concreto pré-fabricado ao mesmo tempo em que avançam
O método principal de construção de túneis subaquáticos modernos envolve máquinas chamadas tuneladoras TBM, sigla em inglês para Tunnel Boring Machine. Elas funcionam como um cilindro metálico gigante com uma face giratória repleta de dentes de carboneto de tungstênio, que trituram a rocha ou sedimento à frente enquanto a máquina empurra para frente usando macacos hidráulicos que se apoiam nas paredes do túnel já construído.
O detalhe que diferencia uma TBM de qualquer outra escavadeira é o que acontece imediatamente atrás da cabeça de corte: braços mecânicos posicionam anéis de concreto pré-moldado nas paredes recém-abertas enquanto a máquina ainda avança. O revestimento é instalado em tempo real, segmento por segmento, formando um tubo contínuo e estanque. No Canal da Mancha foram usadas 11 TBMs, cada uma pesando entre 1.200 e 2.400 toneladas, e elas removeram cerca de 8 milhões de toneladas de material.
O método do tubo afundado resolve o problema de escavar em fundos de rios rasos onde uma TBM não consegue operar com segurança
Nem todo ambiente subaquático permite o uso de TBMs. Em rios rasos, estuários ou baías com fundo mole, a alternativa é o método do tubo afundado, ou “immersed tube”. A lógica parece simples, mas a execução é de precisão cirúrgica: seções de concreto ou aço com até 150 metros de comprimento e 40 metros de largura são fabricadas em doca seca, seladas nas extremidades com tampões temporários e então rebocadas por navios até o local exato.
Uma draga abre uma vala no fundo do rio ou baía. Mergulhadores e sistemas de GPS guiam cada seção para dentro da vala com tolerância de poucos centímetros. Quando duas seções se encostam, uma junta de borracha chamada Gina Gasket comprime e cria vedação imediata, permitindo que os tampões internos sejam removidos e que a água entre os segmentos seja bombeada para fora. O túnel de imersão de Hong Kong, concluído em 1972, foi um dos primeiros grandes exemplos. Hoje o método é usado em mais de 150 túneis ao redor do mundo, segundo a International Tunnelling Association.
Manter a pressão interna maior do que a pressão externa é o que impede a água de entrar durante qualquer fase da escavação
A pergunta que qualquer leigo faz é: por que a água não entra enquanto a máquina está escavando? A resposta está no controle de pressão. Em TBMs que operam em terreno saturado de água, a câmara de escavação na frente da máquina é pressurizada com ar comprimido ou com uma lama de bentonita, um mineral argiloso que forma barreira física contra a infiltração.
A pressão aplicada é calculada para ser ligeiramente superior à pressão da água no ponto de trabalho. Se o túnel está a 40 metros de profundidade, a coluna d’água gera aproximadamente 4 bar de pressão. A câmara de escavação opera a 4,2 ou 4,5 bar. Qualquer variação é monitorada em tempo real por sensores. Trabalhadores que precisam entrar na zona pressurizada passam por câmaras de descompressão, exatamente como mergulhadores profissionais fazem ao subir de grandes profundidades.
Nas montanhas, a disputa entre o método drill and blast e as TBMs define custo, prazo e viabilidade dependendo da geologia encontrada
Enquanto os túneis subaquáticos dependem quase exclusivamente de TBMs ou tubos afundados, os túneis em montanhas têm uma escolha a fazer: escavar com explosivos no método chamado drill and blast ou usar tuneladoras. A diferença não é apenas tecnológica. É uma questão de economia e geologia.
O drill and blast perfura furos na rocha em padrão calculado, insere explosivos, detona em sequência programada para direcionar a fragmentação e remove o material. É mais lento, produz entre 3 e 5 metros de avanço por dia, mas custa menos por quilômetro em trajetos curtos ou com rocha muito variável. Uma TBM avança até 30 metros por dia em rocha homogênea, mas custa entre 15 e 50 milhões de euros para ser adquirida e não se adapta bem a mudanças súbitas na geologia. O Túnel de Gotthard, na Suíça, com 57,1 quilômetros, usou a combinação dos dois métodos e levou 17 anos para ser concluído, tornando-se o túnel ferroviário mais longo do mundo.
O Brasil tem obras subaquâneas em andamento, mas o déficit de tuneladoras nacionais obriga a importação de equipamentos europeus a custos elevados
No contexto brasileiro, túneis subaquáticos ainda são raros, mas começam a aparecer em projetos de mobilidade urbana. O metrô de Salvador tem trechos que passam sob a Baía de Todos os Santos. São Paulo estuda variantes subaquáticas para expansão do metrô cruzando o Rio Tietê em regiões onde viadutos não são viáveis. O problema é estrutural: o Brasil não fabrica TBMs. Todos os equipamentos precisam ser importados da Europa ou da China, com frete, desmontagem e remontagem que podem representar até 30% do valor da máquina, segundo dados do Sindicato Nacional das Empresas de Obras de Saneamento, Terraplenagem, Pavimentação e Infraestrutura.
A falta de mão de obra especializada em operação de tuneladoras pressurizada agrava o problema. No Reino Unido, operadores de TBM em ambientes hiperbáricos ganham entre 80 e 120 mil libras por ano. No Brasil, a especialidade ainda não tem formação técnica sistematizada em nenhuma instituição pública federal, o que torna cada obra um processo de treinamento emergencial, com trabalhadores contratados de projetos anteriores ou trazidos do exterior com custo significativamente mais alto.
A precisão do encontro entre as duas frentes de escavação é verificada por GPS e laser e o erro máximo tolerado é de 15 centímetros em qualquer direção
Um dos momentos mais críticos de qualquer túnel escavado pelos dois lados é o encontro das frentes. No Canal da Mancha, as equipes britânica e francesa escavaram em direção uma à outra por anos. Quando se encontraram em dezembro de 1990, sob o Estreito de Dover, o desvio horizontal foi de apenas 36 centímetros e o vertical, de 5 centímetros, em um percurso de mais de 25 quilômetros de cada lado.
Esse resultado foi possível com giroscópios de navegação inercial, balizamento a laser e correções de trajetória feitas pelas próprias TBMs a cada poucos metros. Hoje, com GPS diferencial e sensores de fibra óptica integrados às máquinas, a tolerância padrão de encontro caiu para 15 centímetros em qualquer eixo. É uma margem menor do que a largura de um pneu de automóvel, em uma estrutura que pesa dezenas de milhares de toneladas e foi construída em dois países diferentes ao mesmo tempo.
Você acredita que o Brasil deveria investir em uma indústria nacional de tuneladoras para reduzir a dependência de equipamentos importados nas grandes obras de infraestrutura? Deixe sua opinião nos comentários.
