Túnel: qué es, tipos, métodos de excavación y ejemplos emblemáticos

Guía completa sobre túneles: qué son, tipos, métodos de excavación (cut and cover, cantera, TBM) y ejemplos emblemáticos como el Canal de la Mancha y San Gotardo.

Un túnel es un pasaje subterráneo excavado o construido para permitir el paso o el transporte bajo tierra, bajo el agua o a través de montañas. Los usos más habituales son el tráfico de vehículos, el transporte ferroviario y la conducción de fluidos o cables. Por ejemplo, algunos túneles se utilizan para los coches y otros para los trenes. A veces, un túnel se utiliza para el movimiento de barcos (túneles navegables o galerías de acceso a puertos). Existen túneles pensados para albergar cables de comunicación o líneas de electricidad, y también galerías y pasos construidos para el movimiento de animales o como pasos ecológicos.

Tipos de túneles según su función y forma

• Según la función: túneles ferroviarios, viarios (carreteras), de servicio (válvulas, alcantarillado, suministro de agua), túneles peatonales, túneles navegables y túneles para cables y conducciones.
• Según su trazado y sección: sección circular (frecuente en tuneladoras), de herradura u óvalo (habitual en roca), rectangulares o en cajón (frecuentes en cut-and-cover para infraestructuras cercanas a superficie).
• Según su ubicación: subterráneos, bajo montaña, bajo mar (o bajo ríos) e inmersos.

Métodos de excavación

La elección del método de excavación depende del tipo de terreno (desde la arena o suelos blandos hasta la roca dura), de la profundidad, de la longitud del túnel y del presupuesto. Los principales métodos son:

• Tuneladora (TBM, Tunnel Boring Machine): máquinas circulares que excavan y simultáneamente colocan el revestimiento prefabricado. Son muy eficientes para túneles largos en suelos y rocas de comportamiento relativamente homogéneo.
• Perforación y voladura (drill-and-blast): utilizado en roca dura. Se perforan orificios, se introduce explosivo y se fragmenta la roca; luego se retira el material y se consolida el frente.
• Método tradicional o manual: excavación a pico y pala o con maquinaria ligera en túneles cortos o en condiciones especiales.
• Cut and cover (excavar y cubrir): el terreno se abre en zanja en la superficie, se construye la galería y luego se tapa con un techo y se restituye la superficie. Se adapta bien a túneles cercanos a la superficie, como algunos túneles de infraestructuras urbanas o de carreteras.
• Túneles en cajón o inmersos: se fabrican tramos prefabricados que se hunden en un lecho preparado bajo el agua y se conectan entre sí; se usan en pasos bajo ríos o estrechos marinos.
• Microtunelización y tuneladoras de pequeño diámetro: para obras de servicios, conducciones o cruces de calibre reducido sin afectar la superficie.
• Métodos de apoyo y consolidación: el shotcrete (hormigón proyectado), pernos de roca, bulones, inyecciones y anclajes se emplean para controlar la estabilidad del frente. El Método Austriaco de Túneles (NATM) aprovecha la interacción entre el terreno y un revestimiento provisional para una excavación segura en roca y suelos competentes.

Elementos constructivos y seguridad

La construcción de un túnel no termina con la excavación: incluye también el revestimiento y la instalación de sistemas que garantizan su operatividad y seguridad. Entre los elementos más importantes están:

• Revestimiento y estanqueidad: segmentos prefabricados, hormigón proyectado, membranas impermeables y juntas selladas para evitar filtraciones.
• Drenaje: canaletas, sumideros y bombear aguas de infiltración para proteger la estructura.
• Ventilación: sistemas longitudinales, transversales o mixtos para renovar el aire, evacuar humos en caso de incendio y mantener condiciones respirables.
• Iluminación y señalización: iluminación de emergencia, señalética, salidas de evacuación y dispositivos de comunicación.
• Sistemas de seguridad: detección de incendios, sistemas de extinción, pasos transversales en túneles ferroviarios dobles y monitoreo estructural continuo.
• Gestión del material excavado (escombro): transporte y tratamiento del material removido, logística de accesos y minimización del impacto ambiental.

Consideraciones geotécnicas y ambientales

Antes de excavar se realiza un estudio geológico y geotécnico detallado: tipo de roca o suelo, presencia de agua, fallas, cavidades, riesgos sísmicos y la interacción con estructuras superficiales. También se evalúan los impactos ambientales: ruido, vibraciones, calidad del agua, afección a acuíferos y medidas de mitigación y restauración del entorno.

Ejemplos emblemáticos

• Túnel del Canal de la Mancha: conecta Francia e Inglaterra. Tiene aproximadamente 50 km de longitud y es uno de los túneles submarinos más conocidos del mundo.
• Túnel de Base de San Gotardo: abierto al tráfico ferroviario en 2016, es el túnel ferroviario más largo del mundo, con 57,09 km, y atraviesa los Alpes en Suiza.
• Seikan (Japón): túnel ferroviario bajo el mar que une islas y tiene más de 50 km de longitud.
• Laerdal (Noruega): uno de los túneles viarios más largos del mundo, con más de 24 km, diseñado para mejorar la seguridad y reducir la exposición a condiciones climáticas adversas.
• Ejemplos urbanos: muchos metros y circunvalaciones de grandes ciudades utilizan tanto cut-and-cover como tuneladoras para líneas de metro y túneles de carretera.

Coste y planificación

La construcción de túneles es un proyecto complejo de ingeniería civil que suele requerir grandes inversiones económicas y una planificación a largo plazo. Factores que influyen en coste y tiempo: longitud, geología, método constructivo, medidas de seguridad, accesos y logística, y requisitos ambientales. La planificación y construcción de un túnel largo puede llevar muchos años desde el estudio preliminar hasta la apertura al tráfico.

En resumen, los túneles son infraestructuras esenciales que permiten salvar barreras naturales y urbanas mediante técnicas variadas y avanzadas. Su diseño y ejecución requieren una combinación de estudios geotécnicos, ingeniería especializada, controles de seguridad y consideraciones medioambientales para garantizar funcionalidad y durabilidad.

Cortar y tapar

El corte y recubrimiento es una forma sencilla de hacer túneles huecos en la que se ahueca una zanja y se cubre con un sistema de soporte superior lo suficientemente fuerte como para soportar la carga de lo que se va a construir encima del túnel. Existen dos formas básicas de construcción de túneles a cielo abierto:

• Método ascendente: Se ahueca una zanja, con apoyo en el suelo cuando sea necesario, y se construye el túnel en ella. En los primeros tiempos se utilizaban ladrillos. A continuación, se rellena cuidadosamente la zanja y se restablece la superficie.
• Método descendente: Los muros de soporte laterales y las vigas de recubrimiento se realizan desde el nivel del suelo mediante métodos como la construcción de muros de contención o el pilotaje vecino. Para construir el techo del túnel con vigas o con hormigón in situ que se asienta sobre las paredes, sólo se necesita una excavación ahuecada. A continuación, se rehace la superficie, excepto las aberturas de acceso. Esto permite la recreación temprana de las calzadas, los servicios y otros elementos de la superficie. A continuación, se excava bajo el techo permanente del túnel y se realiza la losa base.

 
Construcción del metro de París en Francia  

Preguntas y respuestas

P: ¿Para qué se utilizan los túneles?

P: ¿Qué es el método de excavación de túneles "cortar y cubrir"?

P: ¿Qué longitud tiene el túnel del Canal de la Mancha entre Francia e Inglaterra?

P: ¿Cuál es la longitud del túnel más largo del mundo?

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