Os projetistas rodoviários consideram, cada vez mais, os túneis como uma boa alternativa, tendo em atenção a capacidade destes para reduzir alguns inconvenientes tais como o impacto visual das infraestruturas e a poluição sonora. Contudo, alguns impactos permanecem ou chegam mesmo a aumentar com tal escolha. Apesar das políticas desenvolvidas para controlar ou mesmo para reduzir a circulação rodoviária, antecipa-se que o tráfego irá aumentar nas próximas décadas, pelo que os aspetos ambientais associados ao tráfego rodoviário devem ser tidos em consideração.
O comité de túneis da AIPCR/PIARC estudou específica e aprofundadamente os fenómenos de poluição atmosférica, tendo em consideração:
De facto, quando se toma em consideração a poluição atmosférica, as escolhas relativas ao tipo de sistema de ventilação permitem determinar a localização e os débitos das extrações; muitas vezes uma escolha apropriada do regime de exploração e de valores para a qualidade do ar pode ser mais eficaz para se atingirem as metas para a concentração local de poluentes, do que selecionar sistemas de ventilação mais complexos.
O tráfego rodoviário e as consequentes emissões dos veículos constituem uma preocupação ambiental séria principalmente em espaços confinados, como é o caso dos túneis. Estas emissões caraterizam-se pela presença de poluentes variados, os quais, em concentrações elevadas, podem ter efeitos e consequências adversos. O comité de túneis da AIPCR/PIARC avalia, tradicionalmente, as emissões causadas pelos veículos e a qualidade do ar dentro dos túneis. Com este fim, o comité procede à revisão dos modelos teóricos atuais, à definição de normas de qualidade do ar relevantes e à caraterização das condições existentes. As concentrações de poluentes obtidas pela medição e pela simulação são comparadas com as normas de qualidade do ar. Por fim, são propostas medidas de mitigação tendo em vista assegurar a correta gestão da qualidade do ar dentro do túnel (Secção Ventilação).
As emissões do túnel afetam a qualidade do ar numa distância relativamente curta a partir dos pontos em que as emissões são dispersas; no entanto, a rede rodoviária adjacente influencia o ambiente numa área mais extensa. Em consequência, as implicações dos túneis sobre a qualidade do ar devem ser estudadas no contexto da rede rodoviária de que fazem parte ( Secção Impacto dos túneis na qualidade do ar exterior)
Ruído e vibração constituem outros problemas ambientais importantes. A poluição sonora pode surgir durante a fase de construção causando riscos ambientais, dado que um elevado nível de ruído é gerado frequentemente nessa fase. Além disso, volumes elevados de tráfego durante a operação normal podem gerar níveis elevados de ruído, os quais podem ultrapassar os níveis permitidos. A poluição sonora ligada a vias rodoviárias com grande circulação tem tendência a constituir um problema de importância crescente.
As estratégias para redução do ruído nos processos de planeamento e construção seguem procedimentos há muito estabelecidos. A redução do ruído na fonte tem sido objeto de grandes progressos: como a utilização de pavimentos absorventes; o isolamento sonoro e as barreiras acústicas são cada vez mais eficientes; a utilização combinada destes elementos e o emprego de equipamentos de construção melhorados podem minimizar a geração de ruído e de vibração (Secção Ruído e vibração).
O impacto sobre a água é outro aspeto que tem de ser analisado ao longo do ciclo de vida de uma infraestrutura como um túnel. Deve ser levado a cabo um estudo detalhado da hidrologia de superfície e subterrânea, antes e durante a construção. O traçado e os elementos estruturais menos prejudiciais devem ser escolhidos, de forma a minimizarem-se as interrupções e as alterações dos padrões e processos hidrológicos. A drenagem de água dos maciços provocada pelas técnicas de construção de infraestruturas é um tema cada vez mais importante. Podem ser desenvolvidos vários estudos com o propósito de analisar os efeitos da infraestrutura sobre a hidrologia nos terrenos circundantes do túnel e de como mitigar esses efeitos. A poluição das águas causada por fugas de materiais de construção em estaleiros pode ser reduzida através da utilização de contentores concebidos de forma a impedir tais fugas (Secção Impacto sobre a água).
O objetivo final dos projetistas e gestores dos túneis é alcançar um formato de operação sustentável, tanto do ponto de vista funcional como ambiental, de forma a oferecer um nível de segurança razoável e reduzir, na medida do possível, quaisquer impactos negativos sobre o ambiente. São considerados e analisados diferentes elementos com vista a melhorar a sustentabilidade operacional dos túneis (Secção Operação sustentável).
Este Capítulo foi redigido pelo Grupo de Trabalho 4 do Comité C4 (2008-2011), em que:
No domínio dos túneis rodoviários, a qualidade do ar é tradicionalmente considerada em termos da concentração de gases de escape que os veículos libertam dentro do túnel. Contudo, as concentrações de poluentes fora de um túnel podem ser nocivas ou criar desconforto às pessoas residentes nas proximidades. Logo que nos afastamos do portal ou do poço de extração tais concentrações de poluentes diminuem rapidamente para o ambiente circundante, de acordo com mecanismos complexos tais como a velocidade e a direção do vento e a topografia dos terrenos vizinhos. Por conseguinte, considera-se que, quando a intensidade de tráfego aumenta e quando os túneis são construídos em ambiente urbano, deve ser estudada a qualidade do ar na proximidade dos portais do túnel e em outros pontos de extração.
É expectável que a qualidade de ar, à superfície, por cima de um túnel, seja melhor do que seria num lanço rodoviário, ao ar livre, com a mesma localização. Contudo, o ar poluído produzido no seu interior é libertado nos portais e nos poços de extração, quando uma corrente longitudinal ou transversal é gerada pelo efeito de pistão e/ou pelos sistemas de ventilação. Dependendo das concentrações de fundo e de outras fontes situadas na proximidade do portal ou do poço de extração de um túnel, os níveis de concentração dos poluentes na vizinhança desses pontos podem exceder os níveis máximos definidos pelas autoridades. Nesse caso têm de ser tomadas medidas para melhorar a qualidade do ar na proximidade do túnel. Estas medidas podem consistir em trabalhos de engenharia civil ou mecânica, ordenamento do território nas imediações do túnel, etc. Muitas vezes é possível reduzir as concentrações de poluentes com base em medidas de exploração tais como alterações no regime de ventilação.
A AIPCR/PIARC publicou o Relatório Técnico 2008 R04 "Túneis Rodoviários: Um Guia para a Otimização do Impacto da Qualidade do Ar no Ambiente" que se concentra sobre os problemas da qualidade do ar no exterior devida aos túneis e que é um guia para melhorar o ambiente urbano através da alteração das emissões dos veículos e da modificação da sua distribuição espacial nas imediações do túnel. O guia inclui um conjunto alargado de opções de conceção e operação com vista a minimizar o impacto dos túneis no ar exterior: desde a seleção da localização ótima para a implantação do túnel, aos gradientes, tipo de ventilação, gestão da descarga do ar, gestão do tráfego, manutenção do túnel e, por fim (se útil e necessário) técnicas de remoção dos contaminantes.
O ruído é considerado, geralmente, como um dos principais agentes nocivos percetíveis pelos humanos e pode afetar significativamente as zonas urbanas. Por conseguinte, deve ser tido em atenção na conceção dos túneis, especialmente dos túneis urbanos, que têm uma elevada concentração de pessoas na proximidade imediata dos portais ou dos poços de extração.
O ruído gerado pelo tráfego não é exclusivo dos túneis. As infraestruturas subterrâneas são, geralmente, vistas como tendo uma influência positiva sobre o ambiente acústico mas, nalgumas configurações, podem ocorrer problemas específicos perto dos portais. Na maioria dos países desenvolvidos são realizados estudos de ruído para cada projeto de infraestrutura novo (ou projeto de alteração significativa) e a existência de túneis é tida em consideração nessa fase.
A principal fonte de ruído com impacto sobre o ambiente circundante aos túneis é o tráfego. Parte do ruído dos veículos que circulam dentro dos túneis é refletido pelo revestimento do túnel e alcança o portal, que se torna ele próprio uma fonte de ruído. Em determinadas condições, o nível de ruído perto do portal de um túnel pode ser mais elevado do que seria ao ar livre. Contudo, este tipo de efeito é apenas relevante para os recetores acústicos na vizinhança imediata do portal do túnel: à medida que nos afastamos do portal, os níveis de ruído diminuem rapidamente, dado que o ruído proveniente do túnel é atenuado pelo efeito dominante do ruído gerado pelos veículos nos lanços a céu aberto.
Existem, também, outras fontes de ruído associadas à própria infraestrutura do túnel, das quais a principal é o sistema de ventilação. No caso da ventilação transversal, ou da ventilação longitudinal com poços de extração, os ventiladores e a canalização de ar através de admissões ou de bocas de saída podem gerar um ruído significativo e, nalguns casos, têm de funcionar mesmo durante o período noturno quando as normas de ruído ambiental são definidas para níveis mais baixos. Uma solução pode consistir em reduzir a utilização do sistema de ventilação otimizando o seu controlo, mas isto pode apenas ser realizado até um determinado ponto.
A solução mais eficaz consiste em considerar estes problemas na fase de conceção. Considerando que os efeitos mais importantes do ruído estão geograficamente limitados, convém que as admissões/bocas de saída sejam localizadas o mais longe possível dos edifícios vizinhos, o que pode provocar um aumento significativo dos custos. Para reduzir o ruído gerado, a velocidade do ar deve ser mantida em níveis relativamente baixos nas admissões/bocas de saída, garantindo que estas aberturas são suficientemente grandes. Além disso, são frequentemente necessários atenuadores acústicos para evitar que o ruído gerado pelos ventiladores “escape” para fora da central de ventilação.
No caso da ventilação longitudinal, o ruído causado pelos ventiladores no ambiente é geralmente moderado, uma vez que, por um lado, os ventiladores de impulso não devem situar-se muito perto dos portais por questões de eficiência (consequentemente, o ruído dos ventiladores é “diluído” no ruído do tráfego) e, por outro lado, os ventiladores são geralmente equipados com atenuadores acústicos para manter um nível de ruído aceitável no interior do túnel. Contudo, para configurações particularmente sensíveis, pode ser necessário selecionar conceções ou medidas operacionais específicas.
A vibração produzida pelo tráfego raramente representa um problema significativo na fase de operação de um túnel rodoviário (ao contrário dos túneis ferroviários, uma vez que os comboios produzem muito mais vibração do que os veículos rodoviários). Se tal problema ocorrer, geralmente pouco pode ser feito para além de proibir o acesso aos veículos mais pesados. Os ventiladores constituem outra fonte de vibração. Devem ser cuidadosamente equilibrados de forma a evitar uma vibração excessiva. Contudo, a vibração dos ventiladores não é, geralmente, percetível no ambiente; afeta, em primeira instância, a máquina em si e pode comprometer a respetiva longevidade. Pode, também, tornar-se um problema de segurança, dado que os ventiladores de impulso, por exemplo, podem perder partes ou mesmo cair do teto do túnel devido a vibrações excessivas. A monitorização da vibração é crucial para a fiabilidade e segurança dos ventiladores de impulso.
A vibração é muito mais problemática durante a fase de construção, especialmente quando se recorre a explosivos. A construção de túneis e as medidas ambientais associadas estão fora do âmbito do comité sobre operação de túneis rodoviários da AIPCR/PIARC; a ITA/AITES publicou recomendações específicas sobre esta matéria.
O impacto da infraestrutura rodoviária sobre a qualidade da água pode ser muito significativo, tanto em condições de operação normais (fuga de hidrocarbonetos, material de desgaste dos pneus, etc.) como em situações acidentais (derrame de grandes quantidades de poluentes).
A existência de um túnel não modifica muito o problema. Tal como em qualquer estrada, mantem-se a necessidade de se proceder ao tratamento da água (decantação, remoção de poluentes) antes da sua libertação no meio ambiente. Contudo, devem ter-se em consideração alguns elementos específicos dos túneis quando se procede à conceção dos sistemas de gestão da água. Em primeiro lugar, os túneis têm de ser limpos numa base regular, mesmo mensal no caso de túneis urbanos com muito tráfego. Esta situação gera o desperdício de grandes quantidades de água contendo produtos de limpeza. Em segundo lugar, os túneis em que é permitido o transporte de mercadorias perigosas estão geralmente equipados com caleiras específicas, de forma a limitar o derrame de líquidos inflamáveis no pavimento. Se ocorrer um derrame acidental, o caudal de líquido poluente nestas caleiras pode ser superior ao que se observa na superfície do pavimento normal, e o sistema de gestão da água deve ser capaz de lidar com estes caudais.
Durante a fase de construção, podem ocorrer situações muito difíceis relacionadas com a água em ambientes sensíveis, por exemplo, as relativas à turvação dos efluentes no estaleiro. Devem ser tomadas as medidas adequadas. Nalguns casos, estas medidas representam restrições e sobrecustos significativos para os trabalhos de construção. A construção de túneis e os aspetos associados saem fora do âmbito do comité da AIPCR/PIARC dedicado à exploração de túneis rodoviários. Para mais detalhes aconselha-se, por conseguinte, a consulta das recomendações da ITA/AITES.
Fig. 5.3.1 : Infiltração de água num túnel revestido com aduelas
A maior parte dos impactos dos túneis sobre a água (e da água sobre os túneis) ocorre durante a sua construção, mas alguns impactos permanecem durante muito tempo e podem criar obstáculos à operação e à manutenção dos túneis. Deve ser dada especial atenção a estes processos durante as fases de planeamento e de conceção, de forma a evitar consequências adversas e dispendiosas. Deve ser levado a cabo um estudo detalhado da hidrologia de superfície e subterrânea, antes e durante a construção. Devem ser escolhidos o traçado e os elementos estruturais menos prejudiciais de forma a minimizarem-se interrupções e alterações dos padrões e processos hidrológicos.
Do ponto de vista teórico, os túneis podem ser: impermeáveis (não permitindo a infiltração de água e desenvolvendo-se toda a pressão da água sobre o revestimento) e permeáveis ou semi permeáveis (permitindo alguma infiltração de água e evitando o desenvolvimento de toda a pressão da água sobre o revestimento). Na prática, a maioria dos túneis é permeável durante a construção e semi permeável durante a fase de operação. A Fig. 5.3.1 mostra a infiltração de água num túnel revestido com aduelas e concebido para ser impermeável.
Fig. 5.3.2 : Ressurgência de água através de uma camada basáltica permeável
Em túneis não revestidos (ou com revestimento permeável) as ressurgências de água podem ser importantes. A Fig. 5.3.2 mostra a ressurgência da água através de uma camada basáltica permeável, no Canadá.
O rebaixamento dos níveis freáticos causado pelas técnicas de construção das infraestruturas é um assunto cada vez mais importante. Em geral, o efeito perdura durante a operação do túnel e os níveis freáticos originais baixam, verificando-se um impacto irreversível a nível das captações de água.
Fig. 5.3.3 : Escoamento da água de drenagem e precipitado de hidróxido de cálcio num túnel com revestimento de betão Fig. 5.3.4 : Efeito similar em hidróxido de cálcio num túnel com revestimento de betão e Fig. 5.3.4 : Efeito similar emjunta de construção
A água que se infiltra num túnel pode dissolver o hidróxido de cálcio do betão do revestimento, tornando-se mais alcalina, e depositá-lo nas superfícies dos sistemas de drenagem. Este efeito é mais frequente em túneis antigos, com sistemas de drenagem ultrapassados. A Fig. 5.3.3 mostra o escoamento da água de drenagem e o precipitado de hidróxido de cálcio num túnel revestido de betão. A Fig. 5.3.4 mostra um efeito similar numa junta de construção.
A tendência internacional atual consiste em exigir aos operadores e às autoridades rodoviárias a promoção de uma utilização eficiente da energia e a adoção de métodos sustentáveis de construção e de operação de estradas públicas.
Ao longo da sua história, a AIPCR/PIARC publicou diversos relatórios com o objetivo de aumentar a eficiência da operação nos túneis, a redução dos custos operacionais e a minimização dos impactos ambientais.
A "operação sustentável de túneis", como um todo, será um dos temas de trabalho do próximo ciclo da AIPCR/PIARC (2012-2015).