Un tunel este un concept simplu din punct de vedere conceptual: o gaură în pământ, în general orizontală sau cu o ușoară pantă. Tunelurile de autostradă care trec prin munți, liniile de metrou subterane sau conductele de canalizare urbane sunt tipuri de tuneluri care se găsesc peste tot.
Matematic, un tunel este o „operațiune de sustragere” care extrage pământ sau rocă din sol. În acest fel, spațiul care a ocupat anterior acea bucată de teren face parte dintr-o gaură prin care trec apa, oamenii, materialele etc. Dar, atunci când se sapă un tunel, ce se întâmplă cu tot materialul extras?
Când se sapă un tunel, se răstoarnă o mulțime de material
Dacă ați petrecut vreodată vara la plajă și ați săpat un mic șanț, v-ați dat seama repede că, cu fiecare lopată, trebuie să îndepărtați nisipul umed puțin mai mult. La început, acesta se îngrămădește aproape de întreg, dar în curând muntele atinge dimensiuni semnificative. Să facem un calcul simplu: cât nisip, argilă sau piatră trebuie mutat pentru un tunel prin care să încapă mașina mea?
Pentru a ne simplifica calculele, să presupunem că tunelurile sunt perfect circulare și că diametrul lor este de 5 metri. Un tunel real va depinde, bineînțeles, de numărul de benzi și de reglementările din fiecare țară. Vă amintiți formula pentru volumul unui cilindru pe care ați văzut-o la școală? V=π-r2-l, unde r este raza și l este lungimea.
Un tunel cu o rază de 2,5 metri (este un tunel foarte mic) și o lungime de 100 de metri (din nou, mic) ne dă un volum de 1.963 de metri cubi de material. Pentru a ne face o idee dacă este mult sau puțin, să ne gândim la faptul că un camion de ciment are o capacitate de 6 până la 9 m3, iar un camion de gunoi are în jur de 7 până la 20 m3.
Un basculant, un vehicul specializat pentru transportul materialelor dense, cum ar fi roca sau pământul, are de obicei cel mult 10 m3. Deoarece roca cântărește foarte mult (și, prin urmare, ocupă mai puțin spațiu), să o folosim ca exemplu. Pentru a realiza un mic tunel cu o singură bandă pe o distanță foarte scurtă, avem nevoie de aproximativ 200 de curse pentru a duce materialele extrase în altă parte. Imaginați-vă un proiect de construcție de mari dimensiuni.
Reciclarea materialelor de construcție
Cu acest calcul foarte elementar, la scară mică, să facem o plimbare prin Londra și câteva dintre proiectele la care lucrează Ferrovial, cum ar fi proiectul Tideway de extindere a rețelei de canalizare sau extinderea liniei Elizabeth. În primul caz, să ne gândim la o gaură cu diametrul de 32 de metri și înălțimea de 53 de metri care este necesară pentru coborârea mașinilor de tunelare.
Din nou, aplicând formula de mai sus, obținem un volum de 42.625 de metri cubi. Chiar dacă totul ar fi fost rocă compactă la 2.000 kg/m3 (nu a fost așa – a fost mult nisip, argilă sau noroi), vorbim de peste 85 de milioane de kilograme doar pentru gaura auxiliară, fără a lua în considerare construcția tunelului în sine. Ce putem face cu tot acest material?
Una dintre cele mai frecvente utilizări pentru resturile unei excavații este reciclarea materialelor. De multe ori, materialele rămase în urma deschiderii unui tunel sunt vândute pe piața materialelor către companii care caută anumite elemente de construcție. De exemplu, nisip pentru construirea de celule fotovoltaice sau pietriș pentru parcurile din oraș.
Ocazional, reciclarea se face la fața locului, ca atunci când materialele extrase sunt folosite pentru a modela alte necesități. Exemplul tipic este betonul. Într-un proiect de construcție în care sunt extrase zeci de tone de nisip și pietriș, este potrivit ca o parte din material să se întoarcă sub formă de beton. Expedierea nisipului și pietrișului de pe șantier doar pentru a aduce mai mult nu are niciun sens, pe lângă faptul că nu este foarte sustenabil.
Rămășițe dintr-un tunel de munte pentru nivelarea drumului de acces
Un caz real, foarte comun – mai ales la înălțime, în munți, în zone izolate și pe drumuri secundare cu foarte puțină întreținere – este folosirea unei părți din roca excavată pentru a îmbunătăți drumul de acces la tunel. Topografii folosesc materialele dense pentru a lărgi carosabilul.
Să luăm ca exemplu imaginea de mai sus, cum putem lărgi carosabilul? O posibilitate folosită adesea pe dealurile cu pante mici este excavarea la nivel de aceeași lățime a dealului, dar atunci când avem pante precum cele prezentate în fotografie, acest lucru nu funcționează în favoarea siguranței. Trebuie să lărgim partea exterioară a pantei, adăugând material până când ajungem la nivelul drumului.
Ocazional, pentru a adăuga o anumită lățime carosabilului, este nevoie de o pantă ușoară care să ocupe o distanță verticală mult mai mare pentru a ajunge în partea de jos. Ceva asemănător se întâmplă cu profilul barajelor, care se înclină împotriva încărcăturii și se folosește de pământ compactat pentru a asigura panta.
După cum se poate observa în profilul unui baraj, acest lucru produce o nevoie enormă de materiale. Folosirea materialelor din excavarea propriu-zisă este o modalitate de a reduce impactul de mediu al extinderii. Dacă ambele proiecte de construcție sunt realizate simultan sau spate în spate, vom avea o sinergie interesantă.
Acoperișurile fixe ale Tamisei vor folosi materiale locale
Într-un alt articol, am menționat modul în care sunt construite cofrajele Tamisei pentru proiectul Tideway. Aceste structuri auxiliare vor fi permanente și vor folosi o cantitate mare de materiale locale. În imaginea de mai jos, putem vedea un exemplu al acestora. Deși este neregulată, putem simplifica figura la un dreptunghi de aproximativ 70 de metri pe 35 de metri.
Aceasta ne dă o suprafață de 2.450 m2 și un volum de 24.500 m3 de materiale pentru un cofferdam înălțat la aproximativ 10 metri deasupra Tamisei. În unele zone ale râului, pereții vor fi ridicați chiar mai sus. Dar, indiferent de modul în care facem calculele, este ușor de observat că acest tip de lucrare de construcție necesită materiale suplimentare.
În plus, atunci când vine momentul compactării terenului din zonă pentru a spori siguranța viitoare a clădirii, trebuie să ținem cont de modul în care acesta coboară în pantă și de necesitatea de a adăuga mai multe straturi de pământ.
Aceste două exemple nu sunt singurele posibilități. Cu câțiva ani în urmă, tunelul Albertia (Guipúzcoa), construit de Ferrovial Agroman, a refolosit 700.000 m3 de materiale care proveneau din excavare pentru a preveni impactul asupra mediului al lucrărilor de construcție în sine, pe lângă conservarea speciilor locale atunci când a fost vorba de acoperirea spațiului utilizat.
.
