Construcción de túneles

Utilizados para el transporte de agua, residuos, petróleo o gas, así como para el tráfico de automóviles, trenes y suburbanos, los túneles traspasan montañas, cruzan ciudades e, incluso, atraviesan mares. Pero de entre todos ellos destaca el Eurotúnel, no sólo por la gran obra de ingeniería que supuso su construcción, sino por ser el símbolo de unión entre el continente y las Islas Británicas.

Fue precisamente la necesidad de conducir los excrementos humanos fuera de los palacios lo que hizo que se construyeran los primeros canales de desagüe hasta los ríos. Se trataba de un primitivo alcantarillado construido a base de tubos de arcilla o muros de ladrillo. Pero los cretenses fueron más allá disponiendo dos vías subterráneas, una para el transporte de aguas limpias y otra para llevar el aire caliente a todas las habitaciones.

Alrededor del año 700 a.de C., Ezequías, rey de Judá, tuvo la idea de excavar túneles empezando por los dos extremos con la finalidad de ahorrar tiempo. Y con este fin y por este método mandó hacer un subterráneo de 533 metros de largo y 80 centímetros de diámetro para suministrar agua a Jerusalén.

Más tarde, los romanos concibieron la forma de construir túneles traspasando montañas. El emperador Vespasiano (7-79) decidió construir el que sería el primer túnel de carretera en la Vía Flaminia, que une Roma con Rímini, y que aún se utiliza a lo largo de sus 37 metros.

Muchos siglos después, dos hechos importantes en la construcción de túneles sucedieron en Londres a mediados del siglo XIX. En 1843, el ingeniero francés Marc Isambard Brunel construyó el primer corredor que cruzaba un río bajo tierra. Se trataba de una galería de 1.100 metros bajo el Támesis, que se inundó al menos once veces antes de ser abierto y en cuya construcción murieron decenas de trabajadores. Veinte años más tarde, se inauguró el primer túnel de ferrocarril metropolitano.

La creación del martillo neumático –que funcionaba por propulsión de aire comprimido- a cargo del suizo Germain Sommelier supuso un enorme avance en la construcción de túneles. Con el nuevo invento se excavó en sólo 13 años el túnel alpino de Simplon de 19.8 kilómetros, inaugurado en 1906. A partir de ese momento, aumentaron las perforaciones y los proyectos se fueron perfeccionando cada vez más. Así, en 1902, se abrió el primer túnel con ascensores en Alemania.

A partir de la década de 1970, los japoneses se convirtieron en auténticos especialistas y, en 1983, inauguraron el Seikan, el túnel ferroviario más largo del mundo con 53.9 km, 23 de ellos bajo el mar, en cuya construcción perecieron 66 personas.

Actualmente los métodos de construcción de túneles han evolucionado mucho y existen distintas máquinas y sistemas para cada tipo de terreno y excavación. Habitualmente se comienza utilizando explosivos o taladrando para hacer los primeros corredores. Si se trata de un túnel bajo el agua o a través de una montaña, se perfora por los dos extremos, pero si la galería va a ser de gran longitud se hacen vías verticales cada cierta distancia para perforar desde más de dos puntos.

El método de corte y relleno consiste en excavar primero las zanjas para después construir las paredes, el techo y el suelo, reforzándolos con hormigón, o instalando secciones prefabricadas, rellenando finalmente la zanja por encima para cerrar el corredor. En zonas húmedas o de suelo blando, se introducen grandes cilindros en forma de tuberías mediante un sistema que utiliza el aire comprimido. La tierra se va retirando para que el cilindro pueda ir avanzando.

Los túneles submarinos se montan por tramos cortos en una zanja excavada en el lecho del río o en el fondo del mar. Cada sección se sumerge, se acopla a la sección anterior y se asegura con unas paredes gruesas de hormigón. En otros casos, se utilizan escudos o cámaras herméticas hechas de madera, hormigón y acero. Estos escudos actúan a modo de caparazón, en cuyo interior se construyen los cimientos.

En la excavación de los corredores, generalmente se utilizan varias perforadoras de aire comprimido que se instalan en unos vehículos llamados jumbos. Poco a poco, se va avanzando hacia la pared, se hacen orificios que se rellenan con explosivo y, tras detonar las cargas, se eliminan los escombros y se repite el proceso de nuevo.

Otro tipo de máquina perforadora es el llamado topo. Tiene forma alargada y una cabeza circular cortante que gira y avanza gracias a la energía hidráulica. En la cabeza cortadora, existen unos discos de acero que van arrancando la roca a medida que gira. El topo permite abrir el túnel exactamente con el tamaño deseado y consiguiendo que las paredes queden lisas, mientras que con los explosivos es imposible controlar ambos factores con tal precisión.

Pero, además, esta máquina elimina los riesgos de accidentes, el ruido, los humos y los gases nocivos; permite que los obreros retiren los restos de roca de forma continua, y puede llegar a excavar unos 76 metros al día, dependiendo del diámetro del túnel y del tipo de roca. Sin embargo, esta maquinaria resulta muy cara, pues la cabeza cortadora –cuyos discos se desgastan rápidamente al trabajar sobre superficies duras- se debe hacer a la medida del túnel y no se puede usar en suelos blandos.

Además del riesgo que corren los trabajadores por las detonaciones de los explosivos, en el caso de los túneles submarinos existe el riesgo de las inundaciones. Si el corredor no está perfectamente recubierto con hormigón o con cualquier otro tipo de sellador plástico, el agua puede llegar a irrumpir en la galería a una velocidad de 72.000 litros por minuto. Cuando esto sucede, debe bombearse el líquido hacia el exterior, no sólo por la molestia que supone en el trabajo de excavación, sino porque puede provocar que tanto las paredes como el techo del túnel acaban por hundirse y porque puede dañar equipos altamente valiosos.

Uno de los últimos avances en este terreno es la congelación de la zona del corredor en el que se pretende trabajar, previniendo de esta forma posibles inundaciones antes de llegar al proceso de entibado –es decir, al apuntalamiento y fortalecimiento de las superficies excavadas mediante maderas, hormigón y/o acero- y al posterior sellado de las paredes del túnel.

Vayamos con algunas curiosidades y récords relacionados con el mundo de los túneles:

-El túnel más largo del mundo es el de New York City-West Delaware, en Estados Unidos, cuya función es la de suministrar agua potable a la ciudad. Con una longitud de 169 km y 4,1 metros de diámetro, su construcción fue finalizada en 1944. Aunque hacia 2029 será superado por el Chicago TARP, un túnel de 211 km perteneciente a un sistema de depuración de agua y prevención de inundaciones.

-El túnel ferroviario más largo y más profundo del mundo es el de Seikan. Une las islas japonesas de Honshu y Hokkaido, de 53.9 km de longitud y fue construido a 240 metros de profundidad bajo el nivel del mar y a 100 metros bajo el lecho marino, aunque parte de su recorrido transcurre por tierra. Las obras se iniciaron en 1972 y finalizaron once años más tarde.

-El túnel de metro más largo se encuentra en la capital rusa, Moscú. Mide 37.9 km y pertenece a la línea que une las estaciones de Medvedkovo y Bittsevsky. Fue inaugurado en 1990.

-El túnel de carretera más largo del mundo, con una longitud de 16.32 km, es el de San Gotardo, que une la ciudad suiza de Göschenen con la italiana de Airolo. Inaugurado en 1980, en su construcción se invirtieron unos 420 millones de euros y perdieron la vida 19 trabajadores.

-El túnel de mayor diámetro del mundo es el Yerba. Finalizado en 1936, atraviesa la isla de Yerba Buena en la bahía de San Francisco, California, Estados Unidos, y mide 165 km de longitud, 23 metros de ancho, 15 metros de alto y tiene dos pisos.

-El túnel ferroviario más antiguo es el Mont Cenis, abierto al tráfico de trenes en 1871. Se trata de un paso a través de los Alpes de 13.7 km, que comunica Francia con Italia y en cuya construcción ya se utilizaron perforadoras de aire comprimido.

-El túnel más largo de los Alpes es el Simplon, inaugurado en 1906. Este paso une Suiza con Italia a través de 19.8 km de galería.

-El túnel submarino más largo del mundo es el Eurotúnel que atraviesa el Canal de la Mancha entre Coquelles en Francia y Folkestone en el Reino Unido. Con una longitud de 49.94 km, está compuesto por dos galerías para la circulación de trenes y una de servicio, todas ellas excavadas a una profundidad máxima bajo el lecho marino de 128 metros de la superficie y a 40 metros bajo el mar.


Centrémonos un poco más en ese famoso túnel. Ya en 1751 el ingeniero Nicolas Desnarets ideó un túnel a través del Canal de la Mancha. Pero fue el ingeniero de minas francés Albert Mathieu-Favier quien, en 1802, ofreció el proyecto a Napoleón Bonaparte con la intención de unir el continente con Gran Bretaña y así facilitar la invasión de aquella isla. A éste siguieron los proyectos de John Hawkshaw, en 1875, y William Low, en 1881. Por parte británica, entre 1882 y 1950, el Parlamento británico rechazó diez proyectos de ley sobre el tema por razones de seguridad nacional.

En 1966, los gobiernos británico y francés anunciaron que se perforarían los túneles a un coste de 365 millones de libras, pero, de nuevo, el proyecto fue rechazado, deteniéndose los trabajos en enero de 1975, después de haber excavado dos túneles de acceso de 740 m de longitud.

En noviembre de 1984, ambos gobiernos favorecieron la reanudación de las obras y, en abril del año siguiente, se solicitaron nuevos proyectos. En 1986, fue aprobado definitivamente el proyecto de la compañía TML y, un año después, comenzó la construcción del túnel.

Las máquinas perforadoras comenzaron los trabajos desde ambas orillas –la inglesa, desde Folkestone, en dirección sudeste, y la francesa, desde Coquelles, en dirección noroeste- el 1 de diciembre de 1987.

Se construyeron tres túneles: dos de 7.6 m de ancho para el tránsito de trenes y uno de 4.8 metros como galería de servicio para el mantenimiento y las emergencias, y por el que los pasajeros podrían salir a pie si fuese necesario. Los 195 km de recorrido –que incluyen los 45 km de la terminal británica y los 50 de la francesa- se excavaron a una profundidad máxima bajo el lecho marino de 128 m de la superficie del mar y a 40 m bajo el agua.

En la construcción, se utilizó fundamentalmente tecnología japonesa, especializada en construcción bajo tierra. Con estas perforadoras japonesas se consiguió ejercer una presión de unas 10.000 toneladas y los dientes y las brocas de las muelas giraron entre una y tres veces por minuto, según la dureza del terreno. El aparato –de 250 toneladas de peso- estaba instalado en un convoy de 250 m de longitud, que era capaz de excavar 330 m cúbicos de tierra al día, aunque alcanzó un récord de 428 m cúbicos.

La máquina primero desgastaba la marga cretácea -una roca sedimentaria compuesta principalmente por carbonato de cal y arcilla, de carácter blando e impermeable- y luego licuaba los detritos absorbidos expulsándolos a través de largos conductos hasta la entrada del túnel. De esta manera se evitaba el duro y engorroso trabajo del acarreo de escombros de forma manual o mediante vagonetas, haciendo más ágil la labor.

Los sedimentos de la zona inglesa fueron evacuados por tren y con ellos se construyó un dique para proteger el acantilado de Shakespeare; mientras que en Francia fueron arrojados a un lago artificial en Fond Pignon. En total, se movieron unas 7.000 toneladas de escombros.

Pero la excavación se dificultó cuando el tipo de terreno se complicó cerca de las costas francesas al encontrar una zona agrietada y saturada de agua, por lo que hubo que frenar el ritmo de los trabajos. A esa profundidad, los conductores de las máquinas excavadoras tuvieron que guiarse a través de sus pantallas de ordenador, en las que recibirían informaciones de varios satélites, así como el análisis geológico de las rocas que se encontraban a pocos metros. Los delicados y sensibles rayos láser orientaron y mantuvieron el rumbo correcto del topo, además de alterar la presión de la zapa si se detectaba una sustancia de dureza y características diferentes.

Cada perforadora estaba acompañada de un equopo de apoyo de unos 50 obreros por turno, que iban colocando los segmentos anulares cada 160 m. Sobre estos anillos de cemento o voussoirs –que tenían un grosor de 50 cm y forma de dovelas-, se construyó un arco abovedado que formaba el túnel.

La presión del mar en determinadas zonas de la construcción francesa alcanzó hasta los 11 kilogramos por cm2, equivalente a 6.000 toneladas de peso hidráulico. Pero la maquinaria de precisión utilizada en la construcción del Eurotúnel permitía que, al detectar una fuga de agua, se convirtiera en una especie de submarino capaz de cerrar herméticamente el túnel.

Aunque el presupuesto original ascendía a 4,8 billones de libras, el coste real alcanzó los 10.5 billones. Las dos secciones del túnel de servicio fueron las primeras en unirse en diciembre de 1990, y la inauguración oficial fue el 6 de mayo de 1994 –un año más tarde de lo previsto-, con la presencia de la reina Isabel II de Inglaterra y del presidente de la República francesa François Miterrand. Sin embargo, problemas iniciales retrasaron su pleno funcionamiento hasta diciembre de 1994.

El Eurotúnel tiene capacidad para 600 trenes diarios en ambos sentidos, cuyo trayecto dura aproximadamente 35 minutos. Los trenes, que pueden llegar a una velocidad de 150 km/h bajo el mar, tienen 800 metros de longitud y pueden transportar hasta 180 automóviles –que no pueden superar los 1.85 m de altura y no pueden llevar caravana o remolque-, o 120 automóviles y 12 autobuses.