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Construção magazine

Entrevista a Tarcísio Celestino, presidente da ITA - International Tunnelling and Underground Space Association

Publicado em 07 março 2018

Numa entrevista concedida via email, o presidente da International Tunnelling and Underground Space Association fala dos desafios inerentes à construção de túneis, dos impactes ambientais destas estruturas e dos aspetos de segurança a ter em conta. Alerta também para as consequências da entrada de investidores privados neste mercado, que não possuem, necessariamente, o conhecimento técnico para suportar este tipo de obra.

Quais os principais desafios (económicos e estruturais) da construção de túneis em áreas urbanas densamente povoadas e em zonas montanhosas?

Entre os desafios econômicos, o principal ainda é a busca por preços mais baixos, a industrialização e a sistematização das operações, levando a uma otimização dos processos construtivos. O progresso tem sido alcançado principalmente em túneis mecanizados, mas também em túneis escavados de maneira convencional. É inquestionável que os túneis custam e vão continuar custando mais caro que estruturas em superfície ou elevadas. Nesse aspecto, um dos desafios aos profissionais envolvidos em projetar e construir túneis é mostrar que, ao longo da vida útil, o preço global das alternativas subterrâneas, incluindo construção, operação e manutenção, é frequentemente muito atrativo. Nós não temos sido competentes nesse assunto.

É mais fácil citar exemplos do meu país, mas tenho visto casos semelhantes em outras partes do mundo. No Brasil, eu cito o exemplo da ligação entre as praias de Maresias e Boiçucanga, ao longo da rodovia SP-55, no Litoral Norte do Estado de São Paulo. Nessa rodovia não há um túnel sequer. Na ligação Maresias-Boiçucanga, que sai do nível do mar e volta ao nível do mar, em vez de se ter construído um túnel de 4,2 km de extensão, preferiu-se fazer uma estrada mais longa na superfície (6,5 km) subindo até a elevação 320 m a um custo de construção mais barato. Mas quando tomamos o custo de operação de veículos nos últimos 40 anos, os usuários gastaram US$ 1,2 bilhões a mais do que se houvesse um túnel! Essa quantia daria para construir uns 5 túneis. Há ainda outros prejuízos com acidentes, mortes, quedas de barreiras, custo ambiental de emissão adicional de gases do efeito estufa etc. Ou seja, é necessário que nós saibamos falar mais alto e mostrar aos tomadores de decisão que não comparem apenas o custo de construção. Isto se aplica tanto aos túneis em cidades como aos túneis em zonas de montanha.

No que se refere aos aspectos construtivos, um desafio importante para túneis urbanos é ainda a diminuição do impacto durante a construção. Alguns métodos construtivos exigem um canteiro de obras com grandes instalações. Eu cito por exemplo obras que requerem tuneladoras de lama, os chamados slurry shields. Recentemente, na construção da Linha 4 do Metrô do Rio de Janeiro, com geologia quase que a pedir uma tuneladora de lama, os engenheiros tiveram a competência de estender o uso de uma tuneladora de frente balanceada porque a tuneladora de lama exigiria grandes espaços na superfície para decantação e retirada do material escavado. Não há espaço livre no bairro de Ipanema e a engenhosidade dos envolvidos levou a esse desenvolvimento, que aliás foi objeto de premiação pela ITA em 2016 em Cingapura, na categoria de inovação tecnológica.

Nos túneis em montanha, um grande desafio continua sendo a investigação geológica a grandes profundidades.

Ainda em área urbana, um assunto muito importante é o dos assentamentos que o túnel vai provocar durante a sua construção. Isto não é um dado que implica tanto na segurança do túnel propriamente dito, mas sim na segurança das estruturas sobrejacentes. Este assunto foi sistematizado na engenharia da maneira como conhecemos hoje na década de 1960, mas restaram algumas lacunas. Uma contribuição muito expressiva foi uma tese apresentada na Universidade de Coimbra em 2006 orientada pelo Professor Jorge Almeida e Sousa a respeito da previsão de assentamentos sobre túneis escavados em solos porosos.

Quais os principais aspectos a ter em conta no que respeita à segurança destas estruturas?

Túneis quando concluídos são estruturas muito seguras. É raro ocorrerem acidentes em túneis concluídos. Eu sempre cito o exemplo do terremoto de Loma Prieta, perto da Baía de San Francisco em 1989, que danificou severamente a ponte que liga o Oakland a San Francisco, a chamada Bay Bridge, matando mais de 60 pessoas. Existe um túnel de metrô paralelo àquela ponte que não sofreu dano absolutamente nenhum.

Uma das possíveis causas de acidentes de longo prazo em túneis é a ocorrência de argilas expansivas. Acidentes em túneis são mais comuns durante a construção. A avaliação da estabilidade da escavação, a pressão a ser aplicada à frente de escavação quando o método construtivo requer, ou a rapidez com que o suporte tem que ser instalado são tópicos a serem levados em conta para evitar que ocorram acidentes durante a construção. Progressos nesses temas são significativos, mas investigações adicionais ainda são necessárias. Ainda não sabemos tudo. Temos que ser humildes e reconhecer isso.

Papel muito importante é o da instrumentação durante a construção. Quando ela é adequada, densa e lida com a devida frequência e bem interpretada tem-se o melhor antídoto para os mecanismos de colapso esperados ou não.

Como pode ser caracterizado o impacte ambiental da construção de túneis?

Os dois itens que provocam maior impacto ambiental na construção de túneis são o uso de concreto – porque a produção do cimento deixa rastros de carbono significativos – e a disposição final do material escavado. Quando é possível empregar o material escavado para outra finalidade, no caso de rochas duras, por exemplo, com a utilização para brita, o impacto é atenuado significativamente. Mas ainda que a construção de um túnel deixe rastro de carbono significativo, nós temos de comparar este rastro com o das outras alternativas. Como eu mencionei na resposta número 1, no caso da ligação entre as praias de Maresias e Boiçucanga, onde não se fez um túnel e sim uma alternativa em superfície, qual das duas afinal levou ao menor impacto ambiental? Não tenho dúvida de que quando nós fazemos as comparações corretas, não apenas na fase construtiva, mas também durante a operação, a construção de túneis leva como via de regra a uma diminuição muito grande dos impactos ambientais em relação às alternativas de obras em superfície.

Que cuidados de monitorização requer um túnel ao longo da sua vida?

Túneis, como quaisquer outras estruturas em engenharia civil, requerem algum cuidado de longo prazo para monitorização e garantia da segurança. Túneis não estão entre as estruturas mais sensíveis a longo prazo. A razão é que a cavidade o seu suporte estão localizados em ambiente abrigado, não sujeito a muitas variações ambientais de temperatura, de umidade e de carregamentos. Porém, como qualquer outra estrutura, são passíveis de deterioração natural. Recentemente, o amplo projeto de pesquisa TunConstruct, financiado pela Comunidade Europeia e coordenado pela Universidade de Graz na Áustria, teve um grande capítulo sobre esse tema com diretrizes a respeito de cuidados mínimos e observações de longo prazo. Não é comum que se instalem aparelhos medindo tensões, deslocamentos ou mesmo temperatura a longo prazo. Observações visuais, colheita de imagens e comparação da evolução dessas imagens podem indicar o aparecimento ou o progresso de trincas ou de zonas de umidade. Tais informações e sua evolução são, em muitos casos, suficientes para acompanhamento da segurança e eventual tomada de decisão de medidas mitigadoras.

O que é preciso ter em conta na reabilitação de túneis?

Há basicamente dois tipos de reabilitação: uma em que o túnel simplesmente sofre reparos, mantendo-se as mesmas características para desempenhar as mesmas funções; e outra em que alguma característica do túnel é modificada, por exemplo, a ampliação da seção transversal ou uma diminuição da rugosidade do seu revestimento, para que ele venha desempenhar uma função diferente da que desempenhava antes. No primeiro caso ocorre apenas uma melhoria da sua condição de segurança. No segundo caso o input para o trabalho de reabilitação é exatamente a nova função que ele vai ter que desempenhar e as características que vai precisar apresentar, sejam dimensões, seja a rugosidade para atender uma vazão maior do que aquela que ele transportava inicialmente.

Quando a finalidade é mantida, simplesmente se busca um acréscimo de segurança. Neste caso é inquestionável que o grande objeto para o critério de reabilitação é saber observar como e onde o túnel se deteriorou. É comum que a deterioração maior ocorra em zonas de falhas que costumam ter a presença de materiais expansivos que danificam o revestimento. Nestes casos, soluções específicas têm que ser adotadas. Tais soluções existem nos compêndios há muito tempo.

Não são só zonas de falhas as causas de dano. O tipo, a localização e a intensidade do dano e eventual dependência da presença de água são os principais dados para o diagnóstico e para diretrizes de reabilitação.

A segurança de longo prazo de túneis é normalmente elevada quando comparada à de outras estruturas. Túneis são estruturas que se mantêm abrigadas e não submetidas a tantas variações ambientais quanto uma ponte, por exemplo. Mas ainda assim a deterioração existe e o conhecimento do mecanismo de deterioração é o dado de entrada principal para os trabalhos e reabilitação.

Pela sua experiência, o que pode dizer sobre o estado-da-arte da investigação académica na área dos túneis?

A investigação evoluiu e agregou muitos conhecimentos para situações complexas do projeto e construção de túneis. Mas nem tudo é conhecido ainda e há muito o que ser investigado. Basta que se olhem os acidentes que continuam a ocorrer independentemente das fronteiras de países. Recentemente, houve um acidente na Alemanha; há um pouco mais de tempo houve outro no Brasil. Portanto ainda há o que aprender.

O professor Evert Hoek e seus colaboradores sistematizaram os problemas encontrados na construção de túneis em rocha em uma matriz que tem nas linhas o estado de tensão e nas colunas a resistência do maciço. Cada elemento da matriz representa uma combinação de tensões atuantes e resistência, com uma classe de problemas específicos. Por exemplo, no caso de tensões elevadas em maciços intactos, os problemas mais comuns são os de explosões de rocha. Aquela matriz é uma boa diretriz para que se enxergue onde ainda é necessário agregar mais conhecimento. Eu até diria mais: a matriz, embora tenha contribuído muito para a sistematização do conhecimento dos problemas de túneis em rocha, ela própria precisa ser revisada. Deve-se pensar numa matriz com dimensão maior que 2. Eu sugiro, no mínimo, uma matriz tridimensional para contemplar a presença de água, que nós sabemos ser responsável por cerca de 30% dos acidentes em túneis. O próprio método construtivo é outra variável cuja importância deve ser levada em conta.

Que objetivos tenciona cumprir até ao final do seu mandato na ITA?

A Assembleia Geral da ITA aprovou no último mês de junho em Bergen, Noruega, o plano de metas da Associação para o próximo triênio. Os objetivos desse plano estão no nosso site. Eu não vou repeti-los todos aqui. Eu apenas saliento os principais.

Talvez o mais importante seja o item relativo a educação e treinamento. O compartilhamento de conhecimento é um dos objetivos fundamentais da Associação desde sua fundação. A atividade de treinamento ganhou grande destaque desde congresso de Istambul em 2004. Mais recentemente, foi estabelecida uma Fundação – ITACET Foundation – para operacionalizar as atividades de educação e treinamento. Existe também um comitê dedicado a educação e treinamento que é responsável pelo conteúdo dos cursos e pela indicação de pessoal mais adequado para ministrar as aulas. A Fundação é responsável pela operacionalização. Ela tem sede na Suíça e é regida por leis Suíças. Seu estabelecimento foi uma demonstração da importância que a Associação dispensa ao tema educação e treinamento.

Outro objetivo é a ativação dos Grupos Nacionais que não são tão ativos. A Associação congrega 75 Grupos Nacionais, alguns dos quais são muito ativos, mas nem todos. A Comissão Portuguesa de Túneis e Obras Subterrâneas está entre os grupos ativos. Eu diria que a essência da Associação não está em sua sede na Suíça, mas nos Grupos Nacionais. Um dos objetivos do nosso plano de ação é “contaminar”, no bom sentido, aqueles grupos ainda não muito ativos com os exemplos dos grupos mais ativos. Há umas duas semanas, numa reunião do Conselho Executivo da Associação em Londres nós discutimos isso com a BTS – British Tunnelling Society. Buscamos maneiras de disseminar entre nações com alguma afinidade as atividades das associações ativas para incentivar os grupos não tão ativos.

Outro problema que o nosso plano de ações contempla é a relação com os chamados novos clientes privados da construção de túneis. A abertura do mercado de infraestrutura para entidades privadas trouxe investidores que não necessariamente têm a tradição ou um grupo de engenharia com experiência em todas as etapas de uma obra subterrânea, desde sua concepção, projeto, até a construção. Alguns desses clientes privados têm a tendência de tratar a atividade de construção de um túnel como outra atividade de compra qualquer. Isto tem levado a problemas e a incidentes. Como eu já disse antes, é bem mais fácil falar dos problemas do meu país, mas o que eu vou dizer agora não é exclusividade do Brasil. A chegada dos clientes privados ao mercado de energia hidrelétrica aumentou muito os acidentes com barragens. Isto é até mais claro com barragens do que com túneis, porque os empreendimentos hidrelétricos na mão do setor privado são mais numerosos do que empreendimentos de infraestrutura e transporte. Os clientes privados têm que entender que a “aquisição” de um túnel é algo muito diferente da aquisição de uma turbina ou de material de construção. Essas peculiaridades estão contidas nos documentos de práticas contratuais para os quais a ITA tem contribuído.

Finalmente, entre os objetivos, menciono que em nossa última reunião do Conselho Executivo foi também aprovada uma ideia que eu já havia exposto em meu discurso na Assembleia Geral em que fui eleito. Nós temos que olhar com mais cuidado para os acidentes de túneis e tirar lições deles. A Comissão Internacional de Grandes Barragens – ICOLD – fez algo semelhante com grande competência nos anos 70. Produziu um relatório de muito boa qualidade analisando causas de acidentes de barragens e o resultado foi muito eficaz para mostrar o papel da engenharia na diminuição de cada tipo de acidente em barragem. Não existe ainda um documento semelhante para os acidentes em túneis. É inquestionável o benefício potencial. Talvez o melhor exemplo venha da indústria aeronáutica, que tira o máximo de informação de todos os acidentes e, assim, melhorou muito a segurança. O Comitê Executivo decidiu estabelecer uma força-tarefa para fazer uma proposição aos nossos Grupos de Trabalho. O objetivo final é mostrar que obras subterrâneas são estruturas confiáveis e previsíveis para infraestrutura quando são contratadas adequadamente, investigadas e projetadas com métodos adequados, não necessariamente adotando-se apenas com o critério de menor preço. Todos os anos a cerimônia de premiação internacional da ITA seleciona projetos ao redor do mundo que obedecem aos critérios de obras terminadas no prazo, dentro do orçamento e sem ocorrência de acidentes fatais. Felizmente temos tido todos os anos muitas inscrições para os prêmios.

Como é que as práticas contratuais podem e devem lidar com a reconhecida complexidade e imprevisibilidade deste tipo de estruturas geotécnicas?

A pergunta é muito importante porque muitos insucessos na construção de obras subterrâneas são devidos a contratos errados. Não se pode construir uma obra subterrânea utilizando o mesmo tipo de contrato que se utiliza para uma estrutura em superfície e muito menos o mesmo tipo de contrato usado para adquirir bens, como eu vejo acontecer no meu país, mas não somente aqui. É muito fácil falar dos problemas do meu país, mas os erros de utilização de contratos inadequados em obras subterrâneas ocorrem em muitos lugares do mundo.

Houve algumas iniciativas bem sucedidas em alguns países para introduzir métodos específicos para contratação de obras subterrâneas. Por exemplo, os noruegueses introduziram o método NoTCoS – Norwegian Tunnelling Contracting System, na década de 1970, reconhecendo as peculiaridades de uma construção subterrânea. Apesar disso, muitos países continuaram contratando obras subterrâneas sem levar em conta as suas peculiaridades. Meu país é um é um mau exemplo típico.

A ITA tem um Grupo de Trabalho específico sobre práticas contratuais, exatamente por entender que esse é um assunto de grande relevância. Eu saliento que um trabalho muito importante que aquele grupo está produzindo e deve lançar no próximo ano será o chamado Livro Esmeralda, um trabalho em conjunto com a FIDIC – Federação Internacional de Engenheiros Consultores – que também tem sede na Suíça. FIDIC é uma entidade muito respeitada que tem produzido diretrizes contratuais para obras específicas como barragens, estradas, etc., mas ainda não havia produzido uma diretriz para contratos de obras subterrâneas. Houve então a feliz conjunção de esforços da ITA com a FIDIC que estão produzindo o chamado Livro Esmeralda, específico para contratação de túneis. O procedimento ali descrito estabelece como levar em conta a incerteza geológica, a mais importante peculiaridade do maciço a ser escavado. Para um túnel, só se conhecem a priori informações obtidas a partir de investigações pontuais e espaçadas de distâncias às vezes grandes. Essa incerteza tem que ser refletida nas cláusulas de contrato. É uma jurisprudência internacional que o dono da obra é o dono do maciço com seus defeitos e com suas qualidades. Por outro lado, o contrato a preço unitário, em que se paga por todas as operações que se mostrarem necessárias, também tem-se mostrado ineficiente. O ponto de equilíbrio ideal é o objeto do Livro Esmeralda.

Tarcísio Celestino é doutorado em Engenharia Civil e professor na Universidade de São Paulo. É consultor do Conselho de Pesquisa da Noruega e da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo - FAPESP. Tem experiência em projetos e pesquisas em Engenharia Civil, com ênfase em obras subterrâneas e Mecânicas das Rochas. Preside à ITA desde 2016.