Um trabalhador pausa por um segundo dentro do túnel da Mancha em abril de 1992. Concluído em 1994, o túnel se estende por mais de 30 milhas. © Thierry Prat / Sygma / Corbis Ao contrário do que os super-vilões ou os homens-toupeiras querem que você acredite, é preciso mais do que uma máquina gigante para criar um túnel através de milhões de toneladas de sujeira e água - mas ter um não faz mal.
Ainda, durante a maior parte de nossa história de escavação de túneis, conseguimos sobreviver com engenhosidade. Os humanos cavaram túneis desde que os primeiros habitantes das cavernas decidiram escavar um quarto extra, e os fundamentos da escavação, o apoio e o avanço eram bem refinados na época em que os gregos antigos usavam túneis para irrigar e drenar suas terras agrícolas [fontes:Lane; Browne].
Túneis subaquáticos, também, são surpreendentemente antigos. Em algum momento entre 2180 e 2160 AC, os babilônios construíram um dos primeiros exemplos conhecidos desviando o rio Eufrates. Os 3, Túnel revestido de tijolos com 900 metros (000 pés) e sustentado por arco, que media 12 pés de altura por 15 pés de largura (4 metros por 5 metros), forneceu uma passagem para pedestres e carruagens entre o palácio real e o templo [fontes:Lane; Browne].
Durante séculos, túneis eram empregados principalmente por mineiros e sapadores medievais, que cavou sob as paredes do castelo para derrubá-los (daí o termo "minar"), mas o advento do transporte por canal - e, mais tarde, ferrovias - deram aos trabalhadores algo novo para afundar suas pás. Dia 18, Os séculos 19 e 20 viram uma sucessão de projetos de túneis cada vez mais desafiadores, possibilitado por grandes melhorias nas técnicas de levantamento e ventilação. Mesmo assim, perigo e despesas atrasaram as tentativas de construção de túneis subaquáticos até meados dos anos 1800 [fonte:Lane].
O que levanta a questão:se o túnel subaquático corre o risco de cavar sua própria sepultura, literalmente ou financeiramente, porque se importar? Muitos planejadores de cidades concordam, virar para túneis apenas quando as pontes congestionadas atingirem a capacidade de asfixia. Ainda, pontes são problemáticas, também. Eles interferem no tráfego de envio, ocupe uma propriedade valiosa à beira do rio e bloqueie as vistas panorâmicas. Do ponto de vista da defesa, as pontes são alvos fáceis de ataques aéreos e podem representar riscos se desabarem [fonte:Hewett].
Túneis, por outro lado, resistir às marés, correntes e tempestades melhores do que pontes, pode alcançar distâncias maiores, e têm capacidade de carga virtualmente ilimitada. Além disso, o custo por comprimento de um túnel diminui à medida que fica mais longo, enquanto para as pontes o oposto é verdadeiro. Embora os túneis exijam um investimento inicial maior, as pontes fazem a diferença nos custos de manutenção [fontes:Everglades Economics; Hewett].
Mas não vamos ter visão de túnel. Não há dúvida de que as passagens abaixo da terra e do mar enfrentam vulnerabilidades e problemas de segurança específicos. Incêndios e acidentes representam ameaças terríveis em túneis, é por isso que os túneis ferroviários incluem passagens cruzadas onde os trens podem mudar de linha, junto com túneis de serviço que podem servir como rotas de fuga de emergência [fontes:Chan; JR-Hokkaido; WGBH].
Eles soam aterrorizantes, mas os túneis subaquáticos são tão comuns que raramente pensamos nos grandes perigos - e nas técnicas de construção extremas - que essas maravilhas modernas exigem.
Conteúdo
Os lados europeu e asiático de Istambul foram finalmente unidos após a conclusão do Marmaray em 2013. Uma abundância de descobertas arqueológicas atrasou repetidamente o enorme projeto de construção. © Claudia Wiens / Corbis Ao cavar em qualquer projeto de construção extraordinário, algumas perguntas imediatamente põem suas cabeças para fora da areia:Qual proposta se classifica como a maior, o mais profundo ou o mais perigoso de construir? Com túneis subaquáticos, essas perguntas desafiam respostas simples. Cidades e países encomendam novos projetos constantemente. Quanto às estatísticas vitais, o diabo está entre os detalhes e as profundezas, mar azul.
Por exemplo, o Túnel Seikan que conecta as ilhas japonesas de Honshu e Hokkaido atualmente detém o recorde de túnel ferroviário subaquático mais longo e profundo. O Japão começou a planejá-lo depois que um tufão de 1954 afundou cinco balsas no perigoso Estreito de Tsugaru, matando 1, 430 pessoas [fontes:WGBH].
Concluído em 1988, o Túnel Seikan se estende por 33,5 milhas (54 quilômetros) e atinge uma profundidade de 787 pés (240 metros), mas sua porção submarina de 23,3 quilômetros é ofuscada pela do Túnel do Canal, ou Chunnel, entre o Reino Unido e a França. Terminado em 1994, a porção subaquática do Chunnel é responsável por 24 de suas 31 milhas totais (38,6 de 50 quilômetros), mas mergulha apenas 246 pés (75 metros) de profundidade [fontes:ASCE; Chan; Sensato].
No que diz respeito aos turcos, ambos os túneis estão todos molhados em comparação com seu Túnel Marmaray de US $ 3,3 bilhões finalmente aberto ao público em 2013. Seus 8,25 milhas (13,2 quilômetros) de passagem de ferrovia - incluindo um 4, 600 pés (1, 400 metros) de extensão no fundo do mar do Bósforo - conecte as metades asiática e europeia de Istambul, tornando-o o primeiro túnel ferroviário a conectar dois continentes [fontes:Sweeney; Sensato].
O que há de tão bom em um túnel submarino de submilha em comparação com os túneis Seikan e Channel de várias milhas? É uma diferença de abordagem:enquanto seus predecessores respectivamente destruíram e perfuraram passagens através de rocha sólida, o Túnel Marmaray foi montado, peça por peça, em uma trincheira ao longo do fundo do Bósforo, o que o torna o mais longo e profundo túnel de imersão já construído. Os engenheiros escolheram esta solução, que emprega seções pré-montadas conectadas por espessas, flexível, placas de aço reforçadas com borracha, para lidar melhor com a atividade sísmica regional [fontes:JR-Hokkaido; Sweeney; Sensato].
Por um tempo, artefatos culturais e históricos encontrados em toda a parte antiga da cidade de Istambul retardaram o progresso na escavação do Túnel de Marmaray, assim, o túnel Øresund de 2,2 milhas (3,6 quilômetros) que conecta a Suécia e a Dinamarca permaneceu como o maior túnel de tubo imerso já construído. Os empreiteiros construíram com 20 elementos medindo 577 pés (176 metros) cada, cada um montado a partir de oito menores, Seções de 22 metros (72 pés) [fontes:Landler; Projeto Marmaray; PERI GmbH; Sweeney].
Entre túneis imersos como Marmaray e Øresund, e túneis entediados como o Chunnel, acabamos de cobrir a orla. Mas vamos nos aprofundar um pouco mais em cada um e examinar outro método de construção de túneis usado desde o início do século XIX.
Você chama isso de túnel?Um túnel é tecnicamente uma passagem cavada inteiramente no subsolo. Muitos dos tubos subterrâneos que consideramos túneis - metrôs, esgoto e linhas de água - são tecnicamente conduítes porque envolvem a remoção temporária de materiais sobrepostos. Túneis são perigosos, tedioso e caro de construir, então, ao lidar com sujeira solta e projetos relativamente rasos, os engenheiros costumam escolher este mais barato e mais eficaz cortar e cobrir abordagem [fontes:Lane; Hewitt].
Os escudos podem ser extremamente úteis para cavar debaixo d'água. © 2006 HowStuffWorks A abordagem mais antiga para construir túneis subaquáticos sem desviar as águas acima é conhecida como escudo de tunelamento , e os engenheiros ainda o usam hoje.
Os escudos resolvem um problema comum, mas irritante, nomeadamente, como cavar um longo túnel através da terra fofa, especialmente debaixo d'água, sem o colapso de sua vanguarda [fontes:Assignment Discovery; Encyclopaedia Britannica; Browne; Hewitt].
Para ter uma noção de como funciona um escudo, imagine uma lata de café sem tampa com um fundo afiado que ostenta vários orifícios grandes. Agora, agarrando a extremidade aberta, empurre a lata, embaixo primeiro, em alguma terra fofa e observe como a sujeira se espreme pelas aberturas. Na escala de um escudo real, vários humanos (apelidados de "muckers" e "sandhogs") ficavam dentro de compartimentos dentro da "lata" e removiam a argila ou areia conforme o escudo avançava. Macacos hidráulicos moveriam gradualmente o escudo para frente, enquanto as equipes atrás dele instalaram anéis de suporte de metal, em seguida, os forrou com concreto ou alvenaria [fontes:Assignment Discovery]; Encyclopaedia Britannica; Browne].
A fim de conter a infiltração de água das paredes do túnel, a frente do túnel ou blindagem às vezes é pressurizada com ar comprimido. Trabalhadores, que só pode resistir a curtos períodos em tais condições, deve passar por uma ou mais eclusas de descompressão e tomar precauções contra doenças relacionadas à pressão [fontes:Hewitt; Autoridade Portuaria].
Os escudos ainda são usados, especialmente ao instalar conduítes ou canos de água e esgoto. Embora seja um trabalho intensivo, eles custam apenas uma fração do que seus primos mamutes, a máquinas de perfuração de túnel (TBMs) [fontes:descoberta de atribuição; Encyclopaedia Britannica; WGBH].
Um TBM é um motor de destruição de vários andares, capaz de mastigar rocha sólida. Em sua frente gira um cabeça de corte , uma roda gigante cheia de discos de quebrar rochas e incorpora um sistema de pás para levantar a rocha socada e jogá-la em uma esteira transportadora de saída. Atrás da cabeça de corte balança um eretor , um conjunto rotativo que constrói o revestimento do túnel na esteira do TBM. Em alguns grandes projetos, como o Chunnel, TBMs separados começarão em extremidades opostas e perfurarão em direção a um ponto central, usando métodos sofisticados de levantamento para mantê-los no curso [fontes:Assignment Discovery; Coleman et al .; WGBH].
Perfurar através de rocha sólida cria um túnel amplamente autossustentável, e os TBMs avançam de forma rápida e implacável (algumas máquinas de Chunnel podem perfurar 250 pés, ou 76 metros, por dia). No lado negativo, TBMs quebram com mais frequência do que um Jaguar usado e lidam mal com o desgaste, rocha cortada ou altamente articulada - então eles não são tão rápidos quanto parecem ser [fontes:WGBH; WGBH].
Felizmente, TBMs e escudos não são os únicos jogos na cidade.
A descoberta de BrunelA blindagem de túnel foi inventada pelo engenheiro Marc Isambard Brunel, que se inspirou ao observar um verme (um bivalve marinho) enfiar suas placas de concha na madeira e ejetar serragem em seu rastro. Usando seu dispositivo, ele cavou com sucesso um túnel sob o rio Tâmisa, em Londres, de 1825 a 1843, suportando duas inundações revolucionárias e uma paralisação de sete anos quando o fluxo de caixa do projeto secou. Brunel e seu filho passaram quase todas as horas de vigília no túnel, frequentemente forçado a trabalhar de um barco. A tensão teria levado à sua morte alguns anos depois [fontes:Assignment Discovery; Encyclopaedia Britannica; Browne; Hewitt].
Construir um suporte de aço e alvenaria enquanto, simultaneamente, cavar em terra fofa ou rocha sólida não é um piquenique, mas tentar conter o mar enquanto está debaixo d'água é algo que nem mesmo Moisés teria tentado. Felizmente, graças ao engenheiro americano W.J. Wilgus e sua invenção, a afundado ou tubo imerso túnel ( ITT ), não precisamos [fonte:Lane].
ITTs não são perfurados por rochas ou solo; eles são montados no local a partir do tamanho de um campo de futebol, peças pré-fabricadas. Wilgus foi o pioneiro na técnica quando construiu o túnel ferroviário do Rio Detroit (1906-10) conectando Detroit, Mich., para Windsor, Ont., e eles têm sido a técnica ideal para túneis de veículos desde então. De fato, mais de 100 desses túneis foram construídos apenas no século 20 [fontes:Lane; Engenharia Extrema; Projeto Marmaray].
Para fazer cada segmento de túnel, trabalhadores reúnem 30, 000 toneladas de aço e concreto - o suficiente para um prédio de 10 andares - em um molde enorme, em seguida, deixe o concreto curar por quase um mês. Os moldes contêm o piso do túnel, paredes e teto, e são inicialmente tampados nas extremidades para mantê-los à prova d'água durante o transporte para o mar. Pontões de imersão , grandes navios que se assemelham a um cruzamento entre um guindaste de pórtico e um barco pontão, faça o içamento [fontes:Lane; Engenharia Extrema; Projeto Marmaray].
Uma vez sobre a vala marinha pré-cavada, cada seção do túnel é inundada o suficiente para permitir que afunde. Um guindaste abaixa lentamente a seção para a posição enquanto mergulhadores o guiam precisamente para suas coordenadas GPS. À medida que cada nova seção se conecta ao seu antecessor, uma enorme peça de borracha em sua extremidade aperta e se distende para estabelecer uma vedação. Em seguida, as equipes removem as vedações do anteparo e bombeiam a água restante. Uma vez que todo o túnel é construído, está enterrado sob aterro e possivelmente coberto com uma armadura de rocha [fontes:Lane; Engenharia Extrema; Projeto Marmaray].
A construção em tubo imerso pode penetrar mais profundamente do que outras abordagens porque a técnica não requer ar comprimido para manter a água sob controle. As tripulações podem, portanto, trabalhar mais neles e em condições mais toleráveis. Além disso, um ITT pode assumir qualquer forma, ao contrário de um túnel entediado, que segue o formato de seu escudo ou TBM. Contudo, porque os ITTs constituem apenas o fundo do mar ou a porção do leito do rio de um sistema de túneis, eles exigem outros métodos de construção de túneis para perfurar suas entradas e saídas terrestres [fontes:Lane; Projeto Marmaray; WGBH]. Em túneis subaquáticos, como na vida, leva todos os tipos.
Um túnel transatlântico:Yippee ou Yikes?Se tentássemos o tão sonhado túnel transatlântico, um tubo de imersão flutuante, amarrado a uma profundidade ideal de 150 pés (45,7 metros) por cabos com tensão ajustável, seria a abordagem mais provável. Claro, tal empreendimento exigiria uma estimativa de 54, 000 seções do tamanho de um campo de futebol, usando o equivalente à produção global de aço de um ano e 225 fábricas de concreto funcionando com capacidade 24 horas por dia durante 20 anos. Isso antes de chegar aos trilhões de dólares, milhares de trabalhadores, e vários robôs e submarinos que seriam necessários para construir em condições perigosas de mar aberto, para não falar dos problemas de segurança colocados pelo tráfego marítimo e eventos sísmicos [fontes:Extreme Engineering; Engenharia Extrema; Harrison].
Ao escrever este artigo, Eu só pude tocar no básico da construção de túneis subaquáticos, o que é uma injustiça comparável a equiparar a desativação de uma bomba com a programação de um DVR. Na realidade, os perigos envolvidos e a precisão exigida na construção de um túnel subaquático são simplesmente impressionantes. Escavar e construir essas maravilhas modernas requer nada menos que vigilância constante, adaptabilidade aguçada e ajustes minuciosos às condições de mudança, para não falar do cuidado que os trabalhadores e mergulhadores devem exercer.
É algo que vale a pena pensar na próxima vez que você estiver viajando por um túnel subaquático. Talvez isso o distraia dos milhões de toneladas de terra ou água pressionando ou, se você estiver no túnel Seikan do Japão, do som da água tilintando pelas paredes para ser drenada pelas bombas a 20 toneladas por minuto.
