Um túnel é um conceito conceptualmente simples: um buraco no chão, geralmente horizontal ou com um declive ligeiro. Os túneis rodoviários que atravessam montanhas, linhas subterrâneas de metro ou canos de esgoto urbanos são tipos de túneis que estão por toda a parte.
Matematicamente, um túnel é uma “operação subtrativa” que extrai solo ou rocha do solo. Desta forma, o espaço que antes ocupava aquele pedaço de terra compõe parte de um buraco pelo qual passam água, pessoas, materiais, etc. Mas, quando um túnel é cavado, o que acontece com todo o material extraído?
Quando um túnel é cavado, muito material aparece
Se você já passou o verão na praia e cavou uma pequena trincheira, você rapidamente percebeu que, com cada pá cheia, você tem que mover a areia molhada um pouco mais para longe. No começo, ela se acumula perto do todo, mas a montanha logo alcança dimensões significativas. Vamos fazer algumas contas simples: quanta areia, argila ou rocha tem que ser movida para um túnel pelo qual o meu carro possa caber?
Para simplificar os nossos cálculos, vamos supor que os túneis são perfeitamente circulares e que o seu diâmetro é de 5 metros. Um verdadeiro túnel dependerá do número de faixas e dos regulamentos de cada país, é claro. Você se lembra da fórmula para o volume de um cilindro que você viu na escola? V=π-r2-l, onde r é o raio e l o comprimento.
Um túnel com um raio de 2,5 metros (é um túnel muito pequeno) e um comprimento de 100 metros (novamente, pequeno) dá-nos um volume de 1.963 metros cúbicos de material. Para nos dar uma idéia se isso é muito ou pouco, vamos pensar no fato de que um caminhão de cimento tem capacidade para 6 a 9 m3, e que um caminhão de lixo tem cerca de 7 a 20 m3.
Um dumper, um veículo especializado no transporte de materiais densos como rocha ou solo, normalmente tem no máximo 10 m3. Como a rocha pesa muito (e portanto ocupa menos espaço), vamos usá-la como exemplo. Para fazer um pequeno túnel com apenas uma pista numa distância muito curta, precisamos de cerca de 200 viagens para levar os materiais extraídos para outro lugar. Imagine um grande projeto de construção.
Reciclagem de materiais de construção
Com este cálculo muito básico e em pequena escala em mente, vamos dar um passeio por Londres e alguns dos projetos em que a Ferrovial está trabalhando, como o projeto Tideway para expandir a rede do sistema de esgoto, ou a expansão da linha Elizabeth. No primeiro caso, pensemos num buraco de 32 metros de diâmetro e 53 metros de altura que é necessário para rebaixar as máquinas de escavação em túnel.
Again, aplicando a fórmula acima, obtemos um volume de 42.625 metros cúbicos. Mesmo que tudo isto fosse rocha compacta a 2.000 kg/m3 (não era – havia muita areia, barro ou lama), estamos falando de mais de 85 milhões de quilos apenas para o furo auxiliar, sem levar em conta a construção do próprio túnel. O que podemos fazer com todo este material?
Um dos usos mais frequentes para os restos de uma escavação é a reciclagem dos materiais. Muitas vezes, os materiais que sobram da abertura de um túnel são vendidos no mercado de materiais para empresas que procuram determinados elementos de construção. Por exemplo, areia para construção de células fotovoltaicas ou cascalho para parques urbanos.
Ocasionalmente, a reciclagem é feita in situ, como quando os materiais extraídos são usados para moldar outras necessidades. O exemplo típico é o concreto. Num projecto de construção onde são extraídas dezenas de toneladas métricas de areia e cascalho, é apropriado que parte do material retorne sob a forma de betão. O transporte de areia e cascalho do canteiro de obras só para trazer mais não faz sentido, além de não ser muito sustentável.
Remessa de um túnel de montanha para nivelar a estrada de acesso
Um caso real, muito comum – especialmente nas altas montanhas, em áreas isoladas, e em estradas secundárias com muito pouca manutenção – está usando algumas das rochas escavadas para melhorar a estrada de acesso ao túnel. Topógrafos usam materiais densos para ampliar a estrada.
Tomando a imagem acima como exemplo, como podemos alargar a estrada? Uma possibilidade frequentemente utilizada em colinas com declives baixos é a escavação no nível da mesma largura da colina, mas quando temos declives como os mostrados na fotografia, isso não funciona a favor da segurança. Precisamos de alargar o lado exterior da encosta, adicionando material até chegar ao nível da estrada.
Ocasionalmente, para adicionar uma certa largura à pista, é necessária uma suave encosta que ocupa uma distância muito maior na vertical para chegar ao fundo. Algo semelhante ocorre com o perfil das barragens, que se inclina contra a carga e faz uso de terra compactada para fixar a inclinação.
Como pode ser observado no perfil de uma barragem, isto produz uma enorme necessidade de materiais. A utilização de materiais da própria escavação é uma forma de reduzir o impacto ambiental da expansão. Se ambos os projetos de construção forem feitos simultaneamente ou back-to-back, teremos uma sinergia interessante.
Os caixões fixos do Tamisa usarão materiais locais
Em outro artigo, mencionamos como os caixões do Tamisa são construídos para o projeto Tideway. Estas estruturas auxiliares serão permanentes, e utilizarão uma grande quantidade de materiais locais. Na imagem abaixo, podemos ver um exemplo delas. Embora seja irregular, podemos simplificar a figura para um retângulo de aproximadamente 70 metros por 35 metros.
Que nos dá uma área de 2.450 m2 e um volume de 24.500 m3 de materiais para um coferdame elevado a cerca de 10 metros acima do Tamisa. Em algumas áreas do rio, as paredes serão elevadas ainda mais. Mas independentemente de como fazemos os cálculos, é fácil ver que este tipo de obra requer material adicional.
Adicionalmente, quando chegar o momento de compactar o terreno na área para aumentar a segurança futura do edifício, temos de ter em mente a forma como ele desce e a necessidade de adicionar mais camadas de terra.
Estes dois exemplos não são as únicas possibilidades. Há alguns anos, o Túnel de Albertia (Guipúzcoa), construído pela Ferrovial Agroman, reutilizou 700.000 m3 de materiais provenientes da escavação para evitar o impacto ambiental da própria obra, além de conservar as espécies locais quando se trata de cobrir o espaço utilizado.
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