Ponte Hong Kong-Zhuhai-Macau: como foi construída a travessia de 55 km
A ponte Hong Kong–Zhuhai–Macau liga três cidades do delta do rio das Pérolas, no sul da China, com 55 km de travessia. A parte principal tem 29,6 km: 22,9 km de ponte e 6,7 km de túnel submerso, unidos por duas ilhas artificiais construídas no meio do mar. A obra começou em 2011 e abriu ao tráfego em outubro de 2018, com vida útil de projeto de 120 anos.
Aqui está como ela foi construída: por que um trecho vira túnel, como blocos de concreto de 76.000 t foram levados flutuando e afundados no lugar certo, e como as ilhas foram erguidas em sete meses.
A ponte em números
| Item | Valor |
|---|---|
| Travessia completa | 55 km |
| Parte principal | 29,6 km |
| Trecho de ponte | 22,9 km |
| Túnel submerso | 6,7 km, em 33 elementos |
| Elemento típico do túnel | 180 m × 37,95 m × 11,4 m, cerca de 76.000 t |
| Ilhas artificiais | 2, com cerca de 100.000 m² cada |
| Aço na superestrutura da ponte | cerca de 400.000 t |
| Faixas e velocidade de projeto | 6 faixas, 100 km/h |
| Obra | janeiro de 2011 a fevereiro de 2018; tráfego desde outubro de 2018 |
Os números são do artigo de apresentação da obra na revista Engineering, da Academia Chinesa de Engenharia.
Por que um trecho é túnel
O tráfego marítimo no local é intenso: o artigo da Engineering fala em mais de 4.000 embarcações por dia passando pela área da obra, e o canal precisa dar passagem a petroleiros da classe de 300.000 t. Uma ponte sobre esse canal teria de ser altíssima para deixar os navios passarem por baixo.
Só que perto dali fica o aeroporto internacional de Hong Kong, que limita a altura das estruturas. Um documento do Conselho Legislativo de Hong Kong de 2005, que comparou três traçados, registra esse conflito: no traçado sul, que exigiria ponte em toda a extensão, a altura máxima seria limitada pelas restrições do aeroporto, e a ponte baixa restringiria navios grandes e plataformas de perfuração de petróleo. O traçado norte, de ponte com túnel, que acabou adotado, não impõe limite de altura aos navios que vão aos portos de Shenzhen e Cantão, segundo o mesmo documento.
Esse mesmo raciocínio aparece em outras travessias longas. No Kuwait, a ponte Sheikh Jaber soma cerca de 48,5 km em dois trechos sobre a baía, quase todos em vigas repetidas, com um único vão estaiado que abre um canal de navegação de 23 m de altura, porque ali não passam navios do porte dos que cruzam o delta do rio das Pérolas. Na Europa, a travessia do Øresund resolve 16 km em três peças diferentes (ponte estaiada, ilha artificial e túnel) pelo mesmo motivo que levou Hong Kong a mergulhar: havia navegação e aviação disputando o espaço. Em travessias desse tamanho, quem decide entre subir e descer costuma ser o tráfego que precisa passar pelo lugar.
O túnel submerso: blocos que flutuam
Um túnel submerso é montado com blocos pré-fabricados em terra, levados pela água e afundados numa vala aberta no fundo do mar. Na Hong Kong–Zhuhai–Macau são 33 elementos, quase todos com 180 m de comprimento, 37,95 m de largura e 11,4 m de altura, e paredes de 1,5 m de espessura. Eles foram concretados num pátio de 560.000 m², em duas linhas de produção, a um ritmo de dois elementos a cada dois meses.
A conta da flutuação
Um bloco de concreto de 76.000 t flutua porque é oco. O empuxo é o peso da água que o volume externo desloca:
- volume externo: 180 × 37,95 × 11,4 ≈ 77.900 m³;
- água do mar a 1,025 t/m³: empuxo ≈ 79.800 t;
- massa do elemento: cerca de 76.000 t.
Sobram cerca de 3.800 t de empuxo, uns 5% do total (contas nossas, com as dimensões e a massa do artigo da Engineering e a densidade típica da água do mar). Por isso o elemento sai do pátio boiando, com as pontas fechadas por anteparas, como é padrão nesse tipo de túnel, e é rebocado por 12 rebocadores, 4 presos ao elemento e 8 ao lado, segundo a Engineering. No lugar, tanques internos recebem água de lastro, o peso passa do empuxo e o bloco desce até a base de cascalho preparada na vala.
A margem pequena ajuda no controle: com pouca sobra de empuxo, basta um volume modesto de lastro para o bloco descer de forma gradual. A vala tem cerca de 30 m de profundidade, o eixo do túnel fica uns 20 m abaixo do leito, e a camada de sedimento sobre o teto em alguns trechos passa de 20 m, o que fez do projeto um caso de túnel submerso profundo, segundo a Engineering. A dragagem do fundo da vala tinha tolerância vertical de ±50 cm.
O primeiro elemento foi assentado em maio de 2013. A junta final, que fecha o túnel entre os dois últimos blocos, teve o trabalho no mar reduzido de mais de seis meses para três dias com uma peça pré-fabricada, segundo o mesmo artigo. Túneis urbanos cavados em terra seguem outra lógica, descrita no artigo sobre túneis urbanos.
As ilhas artificiais em sete meses
As duas pontas do túnel saem em ilhas artificiais, onde a estrada sobe para a ponte. Cada uma tem cerca de 100.000 m², sobre uma camada de solo mole com mais de 30 m de espessura.
Em vez de trocar o solo mole por areia e pedra, como no método convencional, os engenheiros cravaram anéis de cilindros de aço gigantes: 60 cilindros por ilha, cada um com 22 m de diâmetro, 50 m de altura e parede de 1,6 cm, enfiados cerca de 30 m no fundo. Os cilindros formam uma parede contínua, e o miolo é aterrado depois. A Engineering registra que a formação das ilhas levou sete meses, contra três anos previstos com o método convencional.
A ponte
O trecho de ponte tem 22,9 km de vigas sobre pilares, com vãos maiores e estaiados nos canais de navegação. A obra usou cerca de 400.000 t de aço na superestrutura. As torres em forma de golfinho da ponte Jianghai, um dos vãos estaiados, têm cerca de 100 m e 2.600 t cada, segundo o artigo da Engineering. Os pilares do trecho sem navegação foram pré-fabricados, e cada torre-golfinho foi instalada numa peça só, uma lógica de levar o trabalho para a fábrica que também aparece na construção modular.
A forma de prender cabos a torres e tabuleiros nos vãos estaiados segue a mesma física explicada no artigo sobre pontes estaiadas, onde a força em cada cabo depende do ângulo em que ele chega ao tabuleiro.
Perguntas frequentes
Qual o tamanho da ponte Hong Kong–Zhuhai–Macau?
A travessia completa tem 55 km. A parte principal tem 29,6 km, sendo 22,9 km de ponte e 6,7 km de túnel submerso.
Por que a ponte tem um túnel no meio?
Para não limitar a altura dos navios que usam o canal de navegação, num lugar onde a altura de uma ponte também é limitada pela proximidade do aeroporto de Hong Kong.
Como um túnel é construído debaixo do mar?
Os blocos são concretados em terra, fechados nas pontas, rebocados flutuando e afundados com água de lastro numa vala aberta no leito. Depois são ligados uns aos outros e cobertos.
Quanto tempo levou a obra?
De janeiro de 2011 a fevereiro de 2018, com abertura ao tráfego em outubro de 2018.
Qual a vida útil da ponte?
A vida útil de projeto é de 120 anos, segundo a Engineering.
A ponte Hong Kong–Zhuhai–Macau resolve 55 km de mar combinando três soluções, cada uma onde ela funciona melhor: ponte onde a água permite, ilhas para a transição e túnel onde navios e aviões disputam o espaço. A conta do empuxo mostra o detalhe que torna o túnel possível: blocos de 76.000 t que flutuam com 5% de folga.
Imagem de destaque: Ponte Hong Kong-Zhuhai-Macau: 55 km de travessia no delta do rio das Pérolas. Foto: N509FZ / Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0.
