Publicada el 5 de septiembre de 2017

El ser humano lleva decenas de miles de años intentando cambiar el planeta a su antojo, con mayor o menor éxito. Horadar la tierra y la piedra, primero con objetivos mineros y después como vía de comunicación, fue uno de los primeros éxitos ingenieriles de nuestra historia, casi equiparable a la rueda o al manejo del fuego.

Sin embargo, mucho ha cambiado desde que el ingeniero Eupalinos mandarse construir, en el siglo seis antes de Cristo, el que se considera uno de los primeros túneles de la historia, un pasadizo de más de un kilómetro de longitud situado en la isla griega de Samos. Hoy, el desarrollo de las técnicas y la tecnología nos permiten hablar de túneles que atraviesan mares, como el del Canal de La Mancha (50 km de largo), o unen continentes, como el de Marmaray, en Estambul.

¿Pero cómo se abordan estos proyectos faraónicos? El ingeniero Juan Carlos Guerra Torralbo, jefe de proyectos del área de geotecnia de Ferrovial Agroman, no nos promete verdades fáciles, pero sí muchas respuestas en su recién publicado Manual de procedimientos constructivos de túneles. Así se construye un túnel, sea mega o no.

construcción de tuneles manual
Portada del Manual de procedimientos constructivos de túneles

El planteamiento geológico

Eprimer paso, o así debería ser, es conocer con el mayor nivel de detalle el terreno en el que se va a construir el túnel, tanto a nivel geológico (qué tipo de materiales lo forman y cómo están estructurados) como geotécnico (cómo se van a comportar los materiales afectados por la excavación).

“Para construir ambos modelos es necesaria la realización de varios trabajos de campo y laboratorio; incluyendo cartografía geológica, sondeos mecánicos para reconocer la traza del túnel, ensayos para conocer la geofísica de superficie y ensayos de laboratorio sobre muestras seleccionadas a pie de obra”, explica Juan Carlos Guerra Torralbo. “Por último, se interpretan y analizan los datos para construir los modelos geológico y geotécnico del túnel”.

Sin embargo, como buenos científicos, los ingenieros detrás de estas obras nunca están satisfechos con la cantidad de datos recogida y nunca pueden asegurar que conocen al 100% el terreno. Así que, además de ciencia, el construir túneles tiene un poco de arte. Y mucho de aplicar experiencias anteriores.

Estudio del trazado

“Son pocas las ocasiones en las que resulta posible opinar, desde un punto de vista tunelero, durante la fase de estudio del trazado. Es habitual que los trazados vengan impuestos por otros condicionantes”, señala Guerra Torralbo. Es aquí cuando empieza el arte. “Resulta habitual tener que lidiar con el trazado del túnel y elegir las mejores soluciones constructivas para garantizar su éxito”.

Si bien existen muchos factores que complican la ejecución de un trazado, dos elementos pueden realmente poner en riesgo todo el proyecto: la presencia inesperada de agua o gas. “La presencia de flujos importantes de agua en el frente de un túnel puede provocar inestabilidad, colapsos, arrastres del terreno…” explica el ingeniero.

Los métodos de construcción tradicionales, en los que el personal accede directamente al frente del túnel, son mejores para enfrentarse al problema. Sin embargo, la presencia de grandes tuneladoras es, en estos casos imprevistos, un estorbo. “En general, las soluciones pasan por detectar y resolver el problema antes de que entren grandes flujos de agua al túnel”, añade Guerra Torralbo.

construccíon de túneles alcoy
Túneles del Barranco de la Batalla. Ibi. Alcoy

En cuanto a los gases, inflamables o no, pueden poner en peligro las condiciones de salubridad o de seguridad en el túnel, por lo que las normas suelen ser cada vez más restrictivas. “En la construcción de los túneles de Abdalajís [de más de 7.000 metros de longitud], en la línea de alta velocidad Córdoba-Málaga, se atravesaron complejas formaciones geológicas y la excavación se vio afectada por la presencia de gas metano, al parecer, no previsto en proyecto”, explica el ingeniero.

El problema llegó cuando las tuneladoras, que tenían detectores de gas, se paraban en cuanto la concentración de gases sobrepasaba los límites prefijados. “Esta medida chocaba con las recomendaciones de excavación para el terreno arcilloso, que eran, precisamente, no detener la máquina para atravesar en el menor tiempo posible esta formación”.

Sostenimientos y revestimientos

El diseño de sostenimientos y revestimientos se realiza en función del método constructivo elegido para la ejecución del túnel y del grado de conocimiento que se tenga del terreno. Mientras el sostenimiento es esencial para la supervivencia de la infraestructura, a veces se cuestiona el uso de revestimientos, que puede venir marcado por otros factores, como los estéticos o los aerodinámicos (como en las líneas de alta velocidad).

Sin embargo, algunos terrenos hacen que los revestimientos sean fundamentales. “En un terreno expansivo, en el que al cambiar las condiciones el terreno se va hinchando y ejerciendo presión en el revestimiento, se plantea de forma diferente”, puntualiza Guerra Torralbo. “A veces se requieren revestimientos armados”.

consturcción de túneles mega túneles

Selección del proceso constructivo

En un mundo en el que los avances tecnológicos parecen dominarlo todo, sorprende encontrarse que algunos métodos de construcción de túneles no han apenas variado en los últimos 200 años. Son los llamados métodos tradicionales, como el belga o el alemán, muy empleados todavía en entornos urbanos.

Para estos métodos, que excavan con picos y palas en manos de personal humano, “se hacen necesarias cuadrillas de personal cualificado y con experiencia en la práctica del sistema. Ante la actual tendencia a la desaparición de estos oficios tradicionales consecuencia de la mecanización, se ha hecho necesaria la formación de especialistas tuneleros dentro de las propias empresas constructoras”, puntualiza Guerra Torralbo.

¿Y cómo consiguen sobrevivir estos artistas tuneleros? Pues porque, contra lo que pueda parecer, siguen siendo competitivos en costes. “Cuando encargas una tuneladora tarda entre 12 y 15 meses en estar lista. En ese tiempo se excavan 800-900 metros con métodos tradicionales”. Así, hay unos límites por debajo de los cuales no compensa una tuneladora mientras el terreno (preferentemente blando) permite el trabajo manual.

construccíon de túneles Matilda
Tuneladora Matilda / Wikimedia Commons

Las tuneladoras

Una tuneladora no es una máquina cualquiera. Dulcinea, la tuneladora empleada en el by-pass de la M30 de Madrid, pesa 4.367 toneladas y mide 107 metros de largo. Por ello, a la hora de apostar por la adquisición o el alquiler de una de estas máquinas, se deben tener en cuenta multitud de criterios.

  1. Geología. Tanto en suelos como en rocas, el terreno, su permeabilidad y su presión se debe conocer lo mejor posible.
  2. Gama de tuneladoras disponibles. “El plazo de construcción y montaje en obra de una tuneladora difícilmente viene a ser inferior a un año, tiempo que resulta suficiente para la excavación de túneles de escasa longitud por métodos convencionales”, señala Guerra Torralbo.
  3. Longitud y diámetro del túnel. “Para túneles de longitud superior a 4.500 metros y sección constante, la tuneladora se presenta como la opción más ventajosa”, añade el ingeniero.
  4. Trazado en planta y alzado del túnel. En este apartado entran en juego multitud de factores, como la necesidad de incluir equipos auxiliares de desescombro de alta capacidad (las tuneladores generan gran cantidad de residuos), el diámetro del túnel (en diámetros inferiores a 5 metros puede haber complicaciones) o la pendiente. “La TBM [del inglés, tunnel boring machine] trabaja en óptimas condiciones en pendientes de menos del 5%. Hasta 20% resulta posible su utilización, siempre que lo haga en sentido ascendente”, puntualiza Juan Carlos Guerra.

El arte de la experiencia

Imposible resumir en un artículo un manual de más de 500 páginas ya de por sí concentrado. Por el camino quedan muchos aspectos sin nombrar, como el esencial emboquille donde arranca la construcción del túnel, o los métodos de monitorización de la excavación, conocidos como auscultación.

Aún más difícil de plasmar en un artículo son los 28 años de experiencia en la construcción de túneles de Juan Carlos Guerra Torralbo. Esa experiencia que él mismo ha tratado de concentrar, impulsado por el ánimo divulgativo, en su Manual de procedimientos constructivos de túneles.

“No todo se puede sacar del Manual. No es el milagroso bálsamo de Fierabrás que sanaba todos los males de don Quijote”, señala el ingeniero. “Las reglas empíricas y las recomendaciones para la elección del método constructivo del túnel nunca deben desplazar el criterio ingenieril, ni la experiencia profesional”.

Porque conocer la teoría en profundidad es muy necesario, pero, como nombraba al principio Guerra Torralbo, el construir túneles tiene un poco de arte. “Los años de experiencia me han enseñado a desconfiar de los métodos milagrosos que resuelven solos los problemas, recordar precedentes de túneles similares, valorar las posibilidades de ejecución en el amplio abanico de métodos disponibles en el mercado y, sobre todo, admitir cambios del método debidamente justificados”.

Escrito por Juan Samaniego el 5 de septiembre de 2017 con las etiquetas: construcción excavación Excavation Internacional planteamiento geológico túnel Tuneladoras tunnels

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