Túneles: Desafíos en la construcción

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(Crédito: Wikimedia Commons)

Los túneles desempeñan un papel fundamental en la entrega y el mantenimiento constantes de la infraestructura de transporte necesaria para respaldar nuestro mundo moderno.

Además de conectar a las comunidades, nuestros túneles de carreteras y ferrocarriles proporcionan enlaces fundamentales para apoyar el crecimiento continuo de la población al permitir que las personas y el transporte se muevan más libremente a través de nuestras redes de carreteras y transporte.

La tunelización a menudo presenta importantes desafíos de ingeniería que requieren conocimiento práctico, habilidades técnicas y compromiso para lograr resultados fructíferos del proyecto.

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Un túnel puede ser para tráfico de vehículos a pie o en vehículos, para el tráfico ferroviario o para un canal. Las porciones centrales de una red de tránsito rápido generalmente están en túnel. Algunos túneles son acueductos para suministrar agua para el consumo o para centrales hidroeléctricas o son alcantarillas.

Los túneles de uso general se utilizan para enrutar vapor, agua fría, energía eléctrica o cables de telecomunicaciones, así como para conectar edificios para el paso conveniente de personas y equipos.

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Un proyecto de túnel importante debe comenzar con una investigación exhaustiva de las condiciones del suelo mediante la recopilación de muestras de perforaciones y otras técnicas geofísicas.

Luego, se puede hacer una elección informada de la maquinaria y los métodos para la excavación y el soporte del terreno, lo que reducirá el riesgo de encontrarse con condiciones imprevistas del terreno.

Al planificar la ruta, las alineaciones horizontales y verticales se pueden seleccionar para aprovechar las mejores condiciones de suelo y agua. Es una práctica común localizar un túnel más profundo de lo que se requeriría para excavar a través de roca sólida u otro material que sea más fácil de soportar durante la construcción.

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Otros factores geotécnicos clave:

  • El “tiempo de stand-up” es la cantidad de tiempo que una cavidad recién excavada puede sostenerse sin ninguna estructura agregada. Conocer este parámetro permite a los ingenieros determinar qué tan lejos puede avanzar una excavación antes de necesitar soporte, lo que a su vez afecta la velocidad, la eficiencia y el costo de la construcción.
  • El control del agua subterránea es muy importante en la construcción del túnel. La fuga de agua hacia un túnel o pozo vertical disminuirá en gran medida el tiempo de parada, lo que ocasionará que la excavación se vuelva inestable y corra el riesgo de colapsar. La forma más común de controlar las aguas subterráneas es instalar tuberías de desagüe en el suelo y simplemente bombear el agua.
  • La forma de la sección transversal del túnel también es muy importante para determinar el tiempo de stand-up. Si la excavación de un túnel es más ancha que alta, tendrá más dificultades para sostenerse, disminuyendo el tiempo de parada. Una excavación cuadrada o rectangular es más difícil de sostener por sí misma, debido a una concentración de estrés en las esquinas.
  • Los túneles se cavan en tipos de materiales que varían desde arcilla blanda hasta roca dura. El método de construcción del túnel depende de factores tales como las condiciones del terreno, las condiciones del agua subterránea, la longitud y el diámetro del túnel, la profundidad del túnel, la logística de la excavación del túnel, el uso final y la forma del túnel y una gestión de riesgos adecuada.

Hay tres tipos básicos de construcción de túneles de uso común. Los túneles de corte y cubierta se construyen en una zanja poco profunda y luego se cubren. Los túneles aburridos se construyen in situ, sin quitar el suelo de arriba. Finalmente, un tubo puede hundirse en una masa de agua, que se llama túnel sumergido.