Cuando se excava un túnel, ¿qué se hace con toda la 'tierra' extraída?

Un túnel es una estructura conceptualmente sencilla: un agujero en el suelo, generalmente horizontal o con inclinación leve. Los túneles de carretera que atraviesan montañas, las líneas soterradas de metro o los colectores urbanos son tipos de túneles, que están por todas partes.

Matemáticamente, un túnel es una “operación de resta” que extrae tierra o roca del suelo. De este modo el espacio que antes ocupaba el terreno forma parte de una oquedad por la que pasar aguas, personas, materiales, etc. Pero, cuando se excava un túnel, ¿qué se hace con todo el material extraído?

Cuando se excava un túnel sale mucho material

Si alguna vez hemos veraneado en la playa y hemos cavado un pequeño foso, pronto nos hemos dado cuenta de que con cada palada hemos de llevar la arena húmeda un poco más lejos. A principio esta se amontona cerca del agujero, pero el montón pronto alcanza dimensiones de importancia. Hagamos un cálculo sencillo: ¿cuánta arena, arcilla o roca hay que sacar para un túnel por el que quepa mi coche?

Para simplificar los cálculos supongamos que los túneles son perfectamente circulares y que su diámetro ronda los 5 metros. Un túnel real dependerá del número de carriles y de la normativa de cada país, por supuesto. ¿Recuerdas la fórmula del volumen del cilindro que viste en el colegio? V=π·r²·l, donde r es el radio y l la longitud.

Un túnel de 2,5 metros de radio (es un túnel muy pequeño) y una longitud de 100 metros (de nuevo, pequeña) nos da un volumen de 1.963 metros cúbicos de material. Para hacernos una idea de si son muchos o pocos, pensemos en que un camión hormigonera tiene capacidad para 6 a 9 m³; y que un camión de basura ronda entre los 7 y 20 m³.

Fuente: Unsplash | Autor: Markus Spiske

Un dumper, vehículo especializado para cargar materiales densos como roca o suelo, suelen tener un máximo de 10 m³. Como la roca pesa mucho (y por tanto ocupa poco) usémosla para el ejemplo. Para hacer un diminuto túnel de un solo carril en una distancia extremadamente corta necesitamos cerca de 200 viajes para llevar los materiales extraídos a otro lugar. Imagina una obra grande.

El reciclaje de materiales de obra

Con este cálculo tan básico y a la baja en mente, demos un paseo por Londres y alguno de los proyectos en los que Ferrovial está trabajado, como el proyecto Tideway para ampliar la red de alcantarillado, o la ampliación de la línea Elizabeth. En el primero de los casos, pensemos en el agujero de 32 metros de diámetro y 53 metros de altura necesario para bajar las tuneladoras.

De nuevo aplicando la fórmula de arriba obtenemos un volumen de 42.625 metros cúbicos. Incluso si todos fuesen de roca compacta de unos 2.000 kg/m³ (no lo era, había mucha arena, arcilla o barro), hablamos de más de 85 millones de kilogramos solo para el agujero auxiliar sin contar la obra del túnel propiamente dicha. ¿Qué podemos hacer con todo ese material?

Uno de los usos más frecuentes de los restos de una excavación es el reciclaje de materiales. Con frecuencia los materiales sobrantes de abrir un túnel son vendidos en el mercado de materiales a compañías que busquen determinados elementos de construcción. Por ejemplo, arena para la construcción de placas fotovoltaicas o grava para parques municipales.

En ocasiones el reciclaje se realiza in situ, como cuando se usan los materiales extraídos para confeccionar otros necesarios. El ejemplo típico es el hormigón. En una obra en la que se extraen decenas de toneladas métricas de áridos es coherente que parte del material regrese a la misma en forma de hormigón. Despachar los áridos y alejarlos de la obra solo para traer otros carece de sentido, además de ser poco sostenible.

Restos de un túnel de montaña para nivelar la carretera de acceso

En un caso real y muy frecuente –especialmente en alta montaña, en zonas aisladas y con carreteras secundarias con muy poco mantenimiento– es el de usar parte de la roca excavada para mejorar la vía de acceso al túnel. Los topógrafos usan materiales densos para ampliar el ancho de la calzada.

Fuente: Unsplash | Autor: Wenni Zhou

Tomando como ejemplo la imagen de arriba, ¿cómo podemos ampliar la calzada? Una posibilidad muy usada en montes con poca pendiente es excavar en desmonte la anchura de la propia loma, pero cuando tenemos pendientes como las que vemos en la fotografía esto no juega en favor de la seguridad. Necesitamos ampliar el ancho por el lado externo en terraplén, añadiendo material hasta alcanzar la cota de la carretera.

En ocasiones, para ganar cierto ancho de vía es necesario una caída en pendiente suave que implique mucha más distancia en la vertical que llega hasta abajo. Algo similar ocurre con el perfil de las presas, que cae en pendiente en dirección contraria a la carga y que se sirve de tierra compactada para asegurar la coronación.

Como puede observarse en el perfil tipo de una presa, esto implica una enorme necesidad de materiales. Usar los de la propia excavación es una manera de reducir el impacto ambiental de la ampliación. Si ambas obras se realizan de manera simultánea o encadenadas, tendremos una sinergia interesante.

Las ataguías fijas del Támesis usarán materiales locales

En otro artículo hemos comentado cómo se construyen las ataguías del Támesis para el proyecto Tideway . Estas estructuras auxiliares serán de carácter permanente y usarán una gran cantidad de materiales locales. En la imagen de abajo podemos ver un ejemplo de ello. Aunque irregular, podemos simplificar la figura a un rectángulo de unos 70 por 35 metros, de manera aproximada.

Eso nos da un área de 2.450 m² y un volumen de 24.500 m³ de  materiales para una ataguía elevada a unos diez metros del Támesis. En algunas zonas del río los muros llegan a elevarse aún más. Pero independientemente de cómo realicemos los cálculos, resulta obvio descubrir cómo este tipo de obras requieren de un extra de material.

Fuente: Tideway

Además, a la hora de compactar el terreno de la zona para aumentar la seguridad futura de las edificaciones, hemos de tener en cuenta cómo baja la cota y la necesidad de añadir más capas de terreno.

Estos dos ejemplos no son las únicas posibilidades. Hace unos años el Túnel de Albertia (Guipúzcoa), ejecutado por Ferrovial Agroman, reutilizó 700.000 m³ de materiales procedentes de la excavación para evitar el impacto ambiental de la obra en sí, además de conservar especies locales a la hora de cubrir el espacio usado.