Un túnel es un pasaje subterráneo o submarino. Se excava a través del suelo, tierra o roca circundante, o se coloca bajo el agua, y generalmente está completamente cerrado, excepto por los dos portales comunes en cada extremo, aunque puede haber aberturas de acceso y ventilación en varios puntos a lo largo de su longitud. Una tubería difiere significativamente de un túnel, [1] aunque algunos túneles recientes han utilizado técnicas de construcción de tubos sumergidos en lugar de los métodos tradicionales de perforación de túneles. [2]
Un túnel es relativamente largo y estrecho; la longitud es a menudo mucho mayor que el doble del diámetro , aunque se pueden construir excavaciones similares más cortas, como pasajes transversales entre túneles.
La definición de lo que constituye un túnel puede variar ampliamente de una fuente a otra. Por ejemplo, en el Reino Unido, un túnel de carretera se define como "una estructura subterránea de carretera cerrada por una longitud de 150 metros (490 pies) o más". [6] En los Estados Unidos, la definición de túnel de la NFPA es "Una estructura subterránea con una longitud de diseño mayor a 23 m (75 pies) y un diámetro mayor a 1.800 milímetros (5,9 pies)". [7]
La palabra "túnel" proviene del inglés medio tonnelle , que significa "una red", derivada del francés antiguo tonnel , un diminutivo de tonne ("barril"). El significado moderno, que se refiere a un pasaje subterráneo, evolucionó en el siglo XVI como una metáfora de un espacio estrecho y confinado como el interior de un barril. [8] El sentido moderno de este término como pasaje surgió a medida que crecieron las prácticas de ingeniería y minería.
Historia
Algunos de los primeros túneles utilizados por los humanos fueron paleomadrigueras excavadas por mamíferos prehistóricos. [9]
Los predecesores de los túneles modernos fueron los túneles que transportaban agua para riego , bebida o alcantarillado . Los primeros qanats se conocen desde antes del año 2000 a. C.
El túnel más antiguo que se conoce que se excavó desde ambos extremos es el Túnel de Siloé , construido en Jerusalén por los reyes de Judá alrededor del siglo VIII a. C. Otro túnel excavado desde ambos extremos, tal vez el segundo conocido, es el Túnel de Eupalino , que es un acueducto de túnel de 1.036 m (3.400 pies) de largo que atraviesa el Monte Kastro en Samos , Grecia . Fue construido en el siglo VI a. C. para servir como acueducto .
En la Franja de Gaza , la red de túneles fue utilizada por estrategas judíos como refugios excavados en la roca, en los primeros vínculos con la resistencia judía contra el dominio romano en la revuelta de Bar Kokhba durante el siglo II d.C.
Investigación y diseño geotécnico
Un proyecto de túnel importante debe comenzar con una investigación exhaustiva de las condiciones del terreno mediante la recolección de muestras de pozos y otras técnicas geofísicas. Luego se puede elegir con conocimiento de causa la maquinaria y los métodos de excavación y sostenimiento del terreno, lo que reducirá el riesgo de encontrar condiciones imprevistas. Al planificar la ruta, se pueden seleccionar las alineaciones horizontales y verticales para aprovechar las mejores condiciones del suelo y del agua. Es una práctica común ubicar un túnel a una profundidad mayor de la que se requeriría de otra manera, para excavar a través de roca sólida u otro material que sea más fácil de sostener durante la construcción.
Los estudios de escritorio y preliminares convencionales del sitio pueden brindar información insuficiente para evaluar factores como la naturaleza en forma de bloques de las rocas, la ubicación exacta de las zonas de falla o los tiempos de permanencia en pie de un terreno más blando. Esto puede ser una preocupación particular en túneles de gran diámetro. Para brindar más información, se puede perforar un túnel piloto (o "túnel de deriva") antes de la excavación principal. Este túnel más pequeño tiene menos probabilidades de derrumbarse catastróficamente si se dan condiciones inesperadas, y se puede incorporar al túnel final o utilizar como pasaje de respaldo o de escape de emergencia. Alternativamente, a veces se pueden perforar pozos horizontales antes del frente del túnel que avanza.
Otros factores geotécnicos clave:
El tiempo de sustentación es el tiempo que una cavidad recién excavada puede sostenerse por sí sola sin ninguna estructura adicional. Conocer este parámetro permite a los ingenieros determinar hasta dónde puede llegar una excavación antes de que se necesite sustentación, lo que a su vez afecta la velocidad, la eficiencia y el costo de la construcción. En general, ciertas configuraciones de roca y arcilla tendrán el mayor tiempo de sustentación, mientras que la arena y los suelos finos tendrán un tiempo de sustentación mucho menor. [10]
El control de las aguas subterráneas es muy importante en la construcción de túneles. El agua que se filtra en un túnel o pozo vertical reducirá en gran medida el tiempo de permanencia en pie, lo que provocará que la excavación se vuelva inestable y corra el riesgo de derrumbamiento. La forma más común de controlar las aguas subterráneas es instalar tuberías de drenaje en el suelo y simplemente bombear el agua hacia afuera. [11] Una tecnología muy eficaz pero costosa es la congelación del suelo , utilizando tuberías que se insertan en el suelo que rodea la excavación, que luego se enfrían con fluidos refrigerantes especiales. Esto congela el suelo alrededor de cada tubería hasta que todo el espacio está rodeado de tierra congelada, lo que mantiene el agua afuera hasta que se pueda construir una estructura permanente.
La forma de la sección transversal del túnel también es muy importante para determinar el tiempo que se mantiene en pie. Si la excavación de un túnel es más ancha que alta, tendrá más dificultades para sostenerse por sí sola, lo que reducirá su tiempo de permanencia en pie. Es más difícil que una excavación cuadrada o rectangular se mantenga autoportante, debido a la concentración de tensiones en las esquinas. [12]
Elección entre túneles y puentes
El túnel del puerto de Baltimore (EE.UU.), por el que pasa la I-895 , es un ejemplo de túnel para cruzar agua construido en lugar de un puente.
En el caso de los cruces de ríos, la construcción de un túnel suele ser más costosa que la de un puente. Sin embargo, tanto las consideraciones de navegación como las relacionadas con el tráfico pueden limitar el uso de puentes altos o puentes levadizos que se cruzan con canales de navegación, lo que hace necesario un túnel.
Los puentes suelen requerir una mayor superficie en cada orilla que los túneles. En zonas con propiedades inmobiliarias caras, como Manhattan y la zona urbana de Hong Kong , este es un factor importante a favor de un túnel. El proyecto Big Dig de Boston reemplazó las carreteras elevadas por un sistema de túneles para aumentar la capacidad de tráfico, ocultar el tráfico, recuperar tierras, redecorar y reunir la ciudad con la costa.
El túnel Queensway de 1934 bajo el río Mersey en Liverpool fue elegido en lugar de un puente de gran altura por razones de defensa; se temía que los aviones pudieran destruir un puente en tiempos de guerra, no solo perjudicando el tráfico rodado, sino bloqueando el río para la navegación. Los costos de mantenimiento de un puente enorme para permitir que los barcos más grandes del mundo naveguen por debajo se consideraron más altos que los de un túnel. Conclusiones similares se alcanzaron para el túnel Kingsway de 1971 bajo el Mersey. En Hampton Roads, Virginia , se eligieron túneles en lugar de puentes por consideraciones estratégicas; en caso de daño, los puentes podrían impedir que los buques de la Armada de los EE. UU. salgan de la Estación Naval de Norfolk .
Otras razones para elegir un túnel en lugar de un puente incluyen evitar dificultades con las mareas, el clima y el transporte marítimo durante la construcción (como en el Túnel del Canal de 51,5 kilómetros o 32,0 millas ), razones estéticas (preservar la vista sobre el suelo, el paisaje y el escenario) y también razones de capacidad de peso (puede ser más factible construir un túnel que un puente suficientemente fuerte).
Los túneles entrañan peligros particulares, sobre todo por los incendios de vehículos, cuando los gases de combustión pueden asfixiar a los usuarios, como ocurrió en el túnel de carretera de San Gotardo en Suiza en 2001. Uno de los peores desastres ferroviarios de la historia, el desastre del tren de Balvano , fue causado por un tren que se paró en el túnel de Armi en Italia en 1944, matando a 426 pasajeros. Los diseñadores intentan reducir estos riesgos instalando sistemas de ventilación de emergencia o túneles de escape de emergencia aislados paralelos al paso principal.
Planificación de proyectos y estimaciones de costos
A menudo se requieren fondos gubernamentales para la creación de túneles. [13] Cuando se planifica o construye un túnel, la economía y la política juegan un papel importante en el proceso de toma de decisiones. Los ingenieros civiles suelen utilizar técnicas de gestión de proyectos para desarrollar una estructura importante. Comprender la cantidad de tiempo que requiere el proyecto y la cantidad de mano de obra y materiales necesarios es una parte crucial de la planificación del proyecto. La duración del proyecto debe identificarse utilizando una estructura de desglose del trabajo y el método de la ruta crítica . Además, se debe seleccionar el terreno necesario para la excavación y la preparación de la construcción, y la maquinaria adecuada. Los grandes proyectos de infraestructura requieren millones o incluso miles de millones de dólares, lo que implica una financiación a largo plazo, generalmente mediante la emisión de bonos .
Es necesario identificar los costos y beneficios de una infraestructura como un túnel. Pueden surgir disputas políticas, como en 2005, cuando la Cámara de Representantes de Estados Unidos aprobó una subvención federal de 100 millones de dólares para construir un túnel bajo el puerto de Nueva York. Sin embargo, la Autoridad Portuaria de Nueva York y Nueva Jersey no estaba al tanto de este proyecto de ley y no había solicitado una subvención para un proyecto de ese tipo. [14] El aumento de los impuestos para financiar un gran proyecto puede provocar oposición. [15]
Construcción
Los túneles se excavan en materiales que varían desde arcilla blanda hasta roca dura. El método de construcción de túneles depende de factores como las condiciones del terreno, las condiciones de las aguas subterráneas, la longitud y el diámetro de la excavación, la profundidad del túnel, la logística para el apoyo de la excavación, el uso final y la forma del túnel y la gestión adecuada de los riesgos.
Existen tres tipos básicos de construcción de túneles de uso común. Los túneles de excavación y cubierta se construyen en una zanja poco profunda y luego se cubren. Los túneles perforados se construyen in situ, sin remover el suelo que está por encima. Por último, un tubo se puede hundir en una masa de agua, lo que se denomina túnel sumergido.
El corte y cobertura es un método simple de construcción para túneles poco profundos en el que se excava una zanja y se cubre con un sistema de soporte superior lo suficientemente fuerte como para soportar la carga de lo que se construirá encima del túnel. [16]
Existen dos formas básicas de excavación y cobertura de túneles:
Método de abajo hacia arriba : se excava una zanja, con apoyo de tierra si es necesario, y se construye el túnel en ella. El túnel puede ser de hormigón in situ, hormigón prefabricado, arcos prefabricados o arcos de acero corrugado; en los primeros tiempos se utilizaba mampostería. A continuación, se rellena cuidadosamente la zanja y se repone la superficie.
Método de arriba hacia abajo : los muros de soporte laterales y las vigas de cubierta se construyen desde el nivel del suelo mediante métodos como la construcción de muros pantalla o pilotes perforados contiguos. Solo se necesita una excavación superficial para construir el techo del túnel utilizando vigas prefabricadas o hormigón in situ colocado sobre los muros. Luego se reinstala la superficie, excepto las aberturas de acceso. Esto permite la pronta rehabilitación de las calzadas, los servicios y otras características de la superficie. Luego se realiza la excavación debajo del techo permanente del túnel y se construye la losa de base.
Los túneles poco profundos suelen ser del tipo excavado y cubierto (si están bajo el agua, del tipo de tubo sumergido), mientras que los túneles profundos se excavan, a menudo utilizando un escudo de tunelización . Para niveles intermedios, ambos métodos son posibles.
En las estaciones de metro subterráneas , como la de Canary Wharf en Londres, se suelen utilizar grandes cajas de excavación a cielo abierto. Esta forma de construcción suele tener dos niveles, lo que permite disponer de forma económica la sala de billetes, los andenes de la estación, el acceso de pasajeros y la salida de emergencia, la ventilación y el control de humos, las salas de personal y las salas de equipos. El interior de la estación de Canary Wharf se ha comparado con una catedral subterránea, debido al gran tamaño de la excavación. Esto contrasta con muchas estaciones tradicionales del metro de Londres , donde se utilizaban túneles excavados para las estaciones y el acceso de pasajeros. Sin embargo, las partes originales de la red del metro de Londres, los ferrocarriles metropolitanos y de distrito, se construyeron utilizando excavaciones a cielo abierto. Estas líneas eran anteriores a la tracción eléctrica y la proximidad a la superficie era útil para ventilar el inevitable humo y vapor.
Una desventaja importante de los túneles excavados y cubiertos es la perturbación generalizada que se genera en el nivel de la superficie durante la construcción. [17] Esto, y la disponibilidad de tracción eléctrica, provocaron que el metro de Londres cambiara a túneles excavados a un nivel más profundo hacia fines del siglo XIX.
Antes de que la excavación manual fuera sustituida por el uso de máquinas perforadoras, los excavadores de túneles victorianos desarrollaron un método especializado llamado "pateando arcilla" para cavar túneles en suelos arcillosos. El excavador se recuesta sobre una tabla en un ángulo de 45 grados con respecto al frente de trabajo y, en lugar de usar un azadón con las manos, inserta con los pies una herramienta con un extremo redondeado en forma de copa y luego gira la herramienta con las manos para extraer una sección de tierra, que luego se coloca sobre el extracto de desechos. El pateo de arcilla es un método especializado desarrollado en el Reino Unido para cavar túneles en estructuras de suelo arcilloso resistentes. Este método de construcción de corte y cobertura requirió relativamente poca perturbación de la propiedad durante la renovación de los entonces antiguos sistemas de alcantarillado del Reino Unido . También lo utilizaron durante la Primera Guerra Mundial las compañías de túneles de Royal Engineer que colocaban minas debajo de las líneas alemanas , porque era casi silencioso y, por lo tanto, no era susceptible a los métodos de detección por escucha. [18]
Maquinas perforadoras
Un obrero se ve empequeñecido por el extremo cortante de una tuneladora utilizada para excavar el túnel de base del San Gotardo ( Suiza ), el túnel ferroviario más largo del mundo.
Las tuneladoras y los sistemas de apoyo asociados se utilizan para automatizar en gran medida todo el proceso de construcción de túneles, lo que reduce los costes de construcción. En determinadas aplicaciones predominantemente urbanas, la perforación de túneles se considera una alternativa rápida y rentable a la construcción de vías y carreteras en la superficie. Se elimina la costosa compra obligatoria de edificios y terrenos, con los posibles trámites de planificación prolongados. Las desventajas de las tuneladoras surgen de su tamaño, que suele ser grande: la dificultad de transportar la gran tuneladora al lugar de construcción del túnel o (alternativamente) el alto coste de montaje de la tuneladora en el lugar, a menudo dentro de los confines del túnel que se está construyendo.
Existen diversos diseños de tuneladoras que pueden operar en diversas condiciones, desde roca dura hasta terreno blando con agua. Algunas tuneladoras, las de lodo bentonita y las de equilibrio de presión de tierra, tienen compartimentos presurizados en el extremo delantero, lo que permite utilizarlas en condiciones difíciles por debajo del nivel freático . Esto presuriza el suelo delante del cabezal de corte de la tuneladora para equilibrar la presión del agua. Los operadores trabajan con una presión de aire normal detrás del compartimento presurizado, pero ocasionalmente pueden tener que entrar en ese compartimento para renovar o reparar los cortadores. Esto requiere precauciones especiales, como el tratamiento local del suelo o detener la tuneladora en una posición libre de agua. A pesar de estas dificultades, ahora se prefieren las tuneladoras al antiguo método de excavación de túneles con aire comprimido, con una esclusa de aire/cámara de descompresión a cierta distancia de la tuneladora, que requería que los operadores trabajaran a alta presión y pasaran por procedimientos de descompresión al final de sus turnos, de manera muy similar a los buceadores de aguas profundas .
En febrero de 2010, Aker Wirth entregó una tuneladora a Suiza para la ampliación de las centrales eléctricas de Linth-Limmern, situadas al sur de Linthal , en el cantón de Glaris . El pozo tiene un diámetro de 8,03 metros (26,3 pies). [19] Las cuatro tuneladoras utilizadas para excavar el túnel de base del San Gotardo , de 57 kilómetros (35 millas) , en Suiza , tenían un diámetro de unos 9 metros (30 pies). Se construyó una tuneladora más grande para perforar el túnel Green Heart (en neerlandés: Tunnel Groene Hart) como parte del HSL-Zuid en los Países Bajos, con un diámetro de 14,87 metros (48,8 pies). [20] Esta, a su vez, fue sustituida por la circunvalación de Madrid M30 , España , y los túneles de Chong Ming en Shanghái , China . Todas estas máquinas fueron construidas, al menos en parte, por Herrenknecht . En agosto de 2013 [actualizar], la tuneladora más grande del mundo era " Big Bertha ", una máquina de 17,5 metros (57,5 pies) de diámetro construida por Hitachi Zosen Corporation , que cavó el túnel de reemplazo del viaducto de Alaskan Way en Seattle, Washington (EE. UU.). [21]
Ejes
Ilustración de 1886 que muestra el sistema de ventilación y drenaje del túnel ferroviario de Mersey.
En ocasiones, durante la excavación de un túnel es necesario construir un pozo de acceso temporal . Normalmente, estos pozos son circulares y descienden en línea recta hasta llegar al nivel en el que se va a construir el túnel. Normalmente, los pozos tienen paredes de hormigón y se construyen para que sean permanentes. Una vez que se han completado los pozos de acceso, se bajan las tuneladoras hasta el fondo y se puede empezar la excavación. Los pozos son la entrada y salida principal del túnel hasta que se completa el proyecto. Si el túnel va a ser largo, se pueden perforar varios pozos en varios lugares para que la entrada al túnel esté más cerca del área no excavada. [12]
Una vez finalizada la construcción, los pozos de acceso a la construcción se utilizan a menudo como pozos de ventilación y también pueden usarse como salidas de emergencia.
Técnicas de hormigón proyectado
El nuevo método austríaco de excavación de túneles (NATM), también conocido como método de excavación secuencial (SEM) [22] , se desarrolló en la década de 1960. La idea principal de este método es utilizar la tensión geológica de la masa rocosa circundante para estabilizar el túnel, permitiendo una relajación medida y una reasignación de la tensión en la roca circundante para evitar que se impongan cargas totales sobre los soportes. Con base en mediciones geotécnicas , se calcula una sección transversal óptima . La excavación está protegida por una capa de hormigón proyectado, comúnmente conocido como hormigón proyectado . Otras medidas de soporte pueden incluir arcos de acero, pernos de roca y malla. Los avances tecnológicos en la tecnología del hormigón proyectado han dado como resultado que se agreguen fibras de acero y polipropileno a la mezcla de hormigón para mejorar la resistencia del revestimiento. Esto crea un anillo de carga natural, que minimiza la deformación de la roca . [22]
En la perforación de tuberías , se utilizan gatos hidráulicos para empujar tuberías especialmente fabricadas a través del suelo detrás de una tuneladora o escudo. Este método se utiliza habitualmente para crear túneles bajo estructuras existentes, como carreteras o ferrocarriles. Los túneles construidos mediante perforación de tuberías suelen ser perforaciones de diámetro pequeño con un tamaño máximo de alrededor de 3,2 metros (10 pies).
Levantamiento de cajas
El uso de hincado de cajas es similar al de hincado de tuberías, pero en lugar de hincar tubos, se utiliza un túnel en forma de caja. Las cajas hincadas pueden tener una longitud mucho mayor que la de un gato para tuberías; algunas cajas hincadas tienen una longitud de más de 20 metros (66 pies). Normalmente, se utiliza un cabezal de corte en la parte delantera de la caja que se está hincando y la extracción de escombros se realiza normalmente con una excavadora desde el interior de la caja. Los desarrollos recientes del arco hincado y la plataforma hincada han permitido instalar estructuras más largas y de mayor tamaño con una precisión casi exacta.
También existen varios enfoques para la construcción de túneles submarinos, siendo los dos más comunes los túneles perforados o los tubos sumergidos , como por ejemplo el túnel de Bjørvika y el de Marmaray . Los túneles flotantes sumergidos son un enfoque novedoso que se está considerando; sin embargo, hasta la fecha no se han construido túneles de este tipo.
Vía temporal
Durante la construcción de un túnel, suele ser conveniente instalar una vía provisional, en particular para retirar los escombros de las excavaciones , que suele ser de vía estrecha para que pueda ser de doble vía y permitir la circulación de trenes vacíos y cargados al mismo tiempo. La vía provisional se sustituye por la vía permanente al finalizar la obra, de ahí el término " Perway ".
Los vehículos o el tráfico que utilizan un túnel pueden sobrepasarlo, siendo necesario reemplazarlo o ampliarlo:
El túnel original de una sola vía Gib cerca de Mittagong fue reemplazado por un túnel de doble vía, y el túnel original se utilizó para cultivar hongos. [23] [24]
El túnel de doble vía de 1832 de 1,6 kilómetros (1 milla) de largo desde Edge Hill hasta Lime Street en Liverpool fue eliminado casi por completo, a excepción de una sección de 50 metros (55 yardas) en Edge Hill y una sección más cercana a Lime Street, ya que se necesitaban cuatro vías. El túnel se excavó en un corte muy profundo de cuatro vías, con túneles cortos en algunos lugares a lo largo del corte. Los servicios de trenes no se interrumpieron a medida que avanzaba el trabajo. [25] [26] Hay otros casos de túneles reemplazados por cortes abiertos, por ejemplo, el túnel de Auburn .
Los túneles también se pueden ampliar bajando el piso. [28]
Pozo de construcción a cielo abierto
Un pozo de construcción abierto consta de un límite horizontal y uno vertical que impiden que el agua subterránea y el suelo entren en el pozo. Existen varias alternativas y combinaciones posibles para los límites de pozos de construcción (horizontales y verticales). La diferencia más importante con el pozo de construcción a cielo abierto es que el pozo de construcción abierto se silencia después de la construcción del túnel; no se coloca ningún techo.
Otros métodos de construcción
Túnel excavado con el método de perforación y voladura.
Algunos túneles son de dos niveles, por ejemplo, los dos segmentos principales del puente de la bahía de San Francisco-Oakland (terminado en 1936) están conectados por una sección de túnel de dos niveles de 160 metros (540 pies) a través de la isla Yerba Buena , el túnel perforado de mayor diámetro del mundo. [29] En la construcción, esto era una combinación de vía bidireccional para trenes y camiones en el nivel inferior con automóviles arriba, ahora convertido en tráfico de vehículos de carretera de un solo sentido en cada nivel.
En Turquía, el Túnel Eurasia bajo el Bósforo , inaugurado en 2016, tiene en su núcleo un túnel de carretera de dos niveles de 5,4 km (3,4 millas) con dos carriles en cada nivel. [30]
Además, en 2015 el gobierno turco anunció que construirá un túnel de tres niveles, también bajo el Bósforo. [31] El túnel está destinado a transportar tanto el metro de Estambul como una autopista de dos niveles, en una longitud de 6,5 km (4,0 mi).
El túnel dúplex francés A86 [fr], en el oeste de París, consta de dos tubos perforados, el oriental de los cuales tiene dos niveles para vehículos motorizados ligeros, a lo largo de una longitud de 10 km (6,2 mi). Aunque cada nivel ofrece una altura física de 2,54 m (8,3 pies), solo se permite el tráfico de hasta 2 m (6,6 pies) de altura en este tubo del túnel, y los motociclistas son dirigidos al otro tubo. Cada nivel se construyó con una calzada de tres carriles, pero solo se utilizan dos carriles por nivel; el tercero sirve como arcén dentro del túnel. El dúplex A86 es el túnel de dos niveles más largo de Europa.
En Shanghái , China, se construyó a partir de 2002 un túnel de dos niveles y dos tubos de 2,8 km (1,7 mi). En cada tubo del túnel de la carretera Fuxing [zh], ambos niveles son para vehículos de motor. En cada dirección, solo los automóviles y taxis circulan por el nivel superior de dos carriles de 2,6 m (8,5 ft) de altura, y los vehículos más pesados, como camiones y autobuses, así como los automóviles, pueden utilizar el nivel inferior de un solo carril de 4,0 m (13 ft) de altura. [32]
En los Países Bajos, en 2016 se inauguró un túnel de carretera de dos pisos y ocho carriles de 2,3 km (1,4 millas) bajo la ciudad de Maastricht. [33] Cada nivel da cabida a una autopista de dos por dos carriles de altura completa. Los dos tubos inferiores del túnel llevan la autopista A2 , que se origina en Ámsterdam, a través de la ciudad; y los dos tubos superiores toman la autopista regional N2 para el tráfico local. [34]
El túnel de reemplazo del viaducto de Alaskan Way es un túnel de dos pisos de 2,83 kilómetros (1,76 millas) de largo y 3300 millones de dólares que se construirá bajo el centro de Seattle . La construcción comenzó en julio de 2013 utilizando la " Bertha ", en ese momento la tuneladora de presión de tierra más grande del mundo , con un diámetro de cabezal de corte de 17,5 metros (57,5 pies). Después de varias demoras, la perforación del túnel se completó en abril de 2017 y el túnel se abrió al tráfico el 4 de febrero de 2019.
El túnel de la calle 63 de la ciudad de Nueva York bajo el East River , entre los distritos de Manhattan y Queens , estaba destinado a transportar trenes del metro en el nivel superior y trenes de cercanías de Long Island Rail Road en el nivel inferior. La construcción comenzó en 1969, [35] y los dos lados del túnel se perforaron en 1972. [36] El nivel superior, utilizado por la línea IND de la calle 63 ( trenes F y <F> ) del metro de la ciudad de Nueva York, no se abrió al servicio de pasajeros hasta 1989. [37] El nivel inferior, destinado al tren de cercanías, recibió servicio de pasajeros después de la finalización del proyecto East Side Access , a fines de 2022. [38]
En el Reino Unido, el túnel Queensway de 1934 bajo el río Mersey entre Liverpool y Birkenhead originalmente iba a tener vehículos de carretera circulando en el nivel superior y tranvías en el inferior. Durante la construcción, se canceló el uso del tranvía. La sección inferior solo se utiliza para cables, tuberías y refugios de emergencia en caso de accidentes.
El túnel Lion Rock de Hong Kong , construido a mediados de la década de 1960 y que conecta New Kowloon y Sha Tin , lleva una autopista pero también sirve como acueducto , con una galería que contiene cinco líneas principales de agua con diámetros de entre 1,2 y 1,5 m (4 y 5 pies) por debajo de la sección de carretera del túnel. [39]
El túnel Mount Baker tiene tres niveles. El nivel inferior se utilizará para el tren ligero Sound Transit . El nivel intermedio se utilizará para el tráfico de automóviles y el nivel superior para el acceso de bicicletas y peatones.
Algunos túneles tienen más de un propósito. El túnel SMART en Malasia es el primer " túnel vial y de gestión de aguas pluviales " multipropósito del mundo, creado para transportar tanto el tráfico como las aguas de inundaciones ocasionales en Kuala Lumpur . Cuando es necesario, el agua de la inundación se desvía primero hacia un túnel de derivación independiente ubicado debajo del túnel vial de dos niveles de 4,0 km (2,5 mi). En este escenario, el tráfico continúa normalmente. Solo durante lluvias intensas y prolongadas, cuando la amenaza de inundaciones extremas es alta, el tubo superior del túnel se cierra a los vehículos y se abren compuertas automáticas de control de inundaciones para que el agua pueda desviarse a través de ambos túneles. [43]
Los conductos de servicios públicos comunes o túneles de servicios públicos transportan dos o más líneas de servicios públicos. Mediante la ubicación conjunta de diferentes servicios públicos en un túnel, las organizaciones pueden reducir los costos de construcción y mantenimiento de los servicios públicos.
A veces, los puentes elevados se pueden construir cubriendo una carretera, un río o una vía férrea con arcos de ladrillo o acero y luego nivelando la superficie con tierra. En la jerga ferroviaria, una vía a nivel de la superficie que se ha construido o cubierto normalmente se denomina "vía cubierta".
Un paso subterráneo es una carretera, vía férrea u otro paso que pasa por debajo de otra carretera o vía férrea, bajo un paso elevado . No se trata estrictamente de un túnel.
Los túneles para vehículos motorizados suelen requerir conductos de ventilación y ventiladores eléctricos para eliminar los gases de escape tóxicos durante el funcionamiento de rutina. [44]
Los túneles ferroviarios suelen requerir menos cambios de aire por hora , pero aún así pueden requerir ventilación con aire forzado . Ambos tipos de túneles suelen tener disposiciones para aumentar la ventilación en situaciones de emergencia, como un incendio. Aunque existe el riesgo de aumentar la tasa de combustión a través del aumento del flujo de aire, el objetivo principal es proporcionar aire respirable a las personas atrapadas en el túnel, así como a los bomberos .
La onda de presión aerodinámica producida por los trenes de alta velocidad que entran en un túnel [45] se refleja en sus extremos abiertos y cambia de signo ( el frente de onda de compresión cambia a un frente de onda de rarefacción y viceversa). Cuando dos frentes de onda del mismo signo se encuentran con el tren, una presión de aire significativa y rápida [46] puede causar molestias auditivas [47] para los pasajeros y la tripulación. Cuando un tren de alta velocidad sale de un túnel, puede producirse un fuerte " estruendo del túnel ", que puede molestar a los residentes cerca de la boca del túnel, y se exacerba en los valles de montaña donde el sonido puede hacer eco.
Cuando hay un túnel paralelo separado disponible, generalmente se proporcionan puertas de emergencia herméticas pero desbloqueadas que permiten que el personal atrapado escape de un túnel lleno de humo hacia el tubo paralelo. [48]
Los túneles más grandes y muy utilizados, como el túnel Big Dig en Boston, Massachusetts , pueden tener un centro de operaciones dedicado y con personal disponible las 24 horas que monitorea e informa sobre las condiciones del tráfico y responde a las emergencias. [49] A menudo se utilizan equipos de videovigilancia y el público en general puede ver imágenes en tiempo real de las condiciones del tráfico de algunas autopistas a través de Internet.
Una base de datos de daños sísmicos a estructuras subterráneas que utiliza 217 casos históricos muestra que se pueden hacer las siguientes observaciones generales con respecto al desempeño sísmico de las estructuras subterráneas:
Las estructuras subterráneas sufren daños considerablemente menores que las estructuras superficiales.
Los daños notificados disminuyen a medida que aumenta la profundidad de la sobrecarga. Los túneles profundos parecen ser más seguros y menos vulnerables a los temblores sísmicos que los túneles poco profundos.
Se puede esperar que las instalaciones subterráneas construidas en suelos sufran más daños en comparación con las aberturas construidas en rocas competentes.
Los túneles revestidos y cementados son más seguros que los túneles sin revestimiento en roca. Los daños causados por temblores se pueden reducir estabilizando el terreno alrededor del túnel y mejorando el contacto entre el revestimiento y el terreno circundante mediante cementado.
Los túneles son más estables bajo una carga simétrica, lo que mejora la interacción entre el suelo y el revestimiento. Mejorar el revestimiento del túnel colocando secciones más gruesas y rígidas sin estabilizar el terreno deficiente circundante puede generar fuerzas sísmicas excesivas en el revestimiento. El relleno con material no cíclico móvil [ aclaración necesaria ] y las medidas de estabilización de rocas pueden mejorar la seguridad y la estabilidad de los túneles poco profundos.
El daño puede estar relacionado con la aceleración y velocidad máximas del suelo en función de la magnitud y la distancia epicentral del terremoto afectado.
La duración de los movimientos fuertes durante los terremotos es de suma importancia porque pueden causar fallas por fatiga y, por lo tanto, grandes deformaciones.
Los movimientos de alta frecuencia pueden explicar el desprendimiento local de rocas o concreto a lo largo de los planos de debilidad. Estas frecuencias, que se atenúan rápidamente con la distancia, pueden esperarse principalmente a pequeñas distancias de la falla causante.
El movimiento del suelo puede amplificarse al incidir en un túnel si las longitudes de onda están entre una y cuatro veces el diámetro del túnel.
Los daños en los portales de los túneles y sus alrededores pueden ser significativos debido a la inestabilidad de las pendientes. [50]
Los terremotos son una de las amenazas más formidables de la naturaleza. Un terremoto de magnitud 6,7 sacudió el valle de San Fernando en Los Ángeles en 1994. El terremoto causó grandes daños a varias estructuras, incluidos edificios, pasos elevados de autopistas y sistemas viales en toda la zona. El Centro Nacional de Información Ambiental estima que los daños totales ascienden a 40 mil millones de dólares. [51] Según un artículo publicado por Steve Hymon de TheSource - Transportation News and Views, no hubo daños graves en el sistema de metro de Los Ángeles. Metro, el propietario del sistema de metro de Los Ángeles, emitió un comunicado a través de su personal de ingeniería sobre el diseño y las consideraciones que se tienen en cuenta en un sistema de túneles. Los ingenieros y arquitectos realizan un análisis exhaustivo sobre la fuerza con la que esperan que los terremotos golpeen esa zona. Todo esto se tiene en cuenta en el diseño general y la flexibilidad del túnel.
Esta misma tendencia de daños limitados en el metro después de un terremoto se puede ver en muchos otros lugares. En 1985, un terremoto de magnitud 8,1 sacudió la Ciudad de México; no hubo daños en el sistema de metro y, de hecho, los sistemas de metro sirvieron como salvavidas para el personal de emergencia y las evacuaciones. Un terremoto de magnitud 7,2 azotó Kobe, Japón, en 1995, sin causar daños en los túneles en sí. Los portales de entrada sufrieron daños menores, sin embargo, estos daños se atribuyeron a un diseño sísmico inadecuado que se originó a partir de la fecha de construcción original de 1965. En 2010, un terremoto de magnitud 8,8, masivo en cualquier escala, afectó a Chile. Las estaciones de entrada a los sistemas de metro sufrieron daños menores y el sistema de metro estuvo fuera de servicio durante el resto del día. A la tarde siguiente, el sistema de metro estaba operativo nuevamente. [52]
Ejemplos
En la historia
Portal sur del túnel del canal Dudley de 1791 en InglaterraAcuarela de Thomas Talbot Bury de los portales del túnel Liverpool Edge HillQueda un pequeño tramo del túnel de 1832 que unía Edge Hill con Lime Street en Liverpool . Este y un pequeño tramo del túnel original más cercano a Lime Street son los túneles ferroviarios más antiguos del mundo que aún siguen en uso.Acceso a Liverpool Lime Street . El túnel original de dos vías fue eliminado para crear un desmonte profundo. Algunos de los puentes de carretera que se ven a través del desmonte son de roca sólida y, en efecto, son una serie de túneles cortos.Los tres portales orientales de los túneles de Liverpool Edge Hill, construidos en un profundo corte excavado a mano. El túnel izquierdo con vías es el segundo túnel corto de Crown Street de 1846, que todavía se utiliza para maniobras. En el centro, parcialmente oculto por la maleza, se encuentra el túnel Wapping de 1829, de 2,03 km (1,26 mi), en desuso . A la derecha, oculto por la maleza, se encuentra el túnel original de Crown Street, de 1829, en desuso.El túnel de la cumbre del paso Donner de 1.659 pies (506 m) (n.º 6) estuvo en servicio desde 1868 hasta 1993.Una máquina perforadora neumática de rocas de finales del siglo XIX, inventada por Germain Sommeiller y utilizada para perforar los primeros grandes túneles a través de los Alpes.Pequeño túnel de ladrillos en funcionamiento en Francia
La historia de los túneles antiguos y la construcción de túneles en el mundo se analiza en varias fuentes que incluyen muchos ejemplos de estas estructuras que se construyeron con diferentes propósitos. [53] [54] A continuación se presentan brevemente algunos túneles antiguos y modernos bien conocidos:
Los qanat o kareez de Persia son sistemas de gestión del agua utilizados para proporcionar un suministro fiable de agua a los asentamientos humanos o para el riego en climas cálidos, áridos y semiáridos. El qanat más profundo conocido se encuentra en la ciudad iraní de Gonabad , que después de 2700 años, todavía proporciona agua potable y agrícola a casi 40.000 personas. La profundidad de su pozo principal es de más de 360 m (1.180 pies), y su longitud es de 45 km (28 mi). [55]
El túnel de Siloé fue construido antes del año 701 a. C. para proporcionar un suministro fiable de agua y resistir los ataques de asedio .
El acueducto de Eupalino, en la isla de Samos ( Egeo septentrional , Grecia ), fue construido en el año 520 a. C. por el ingeniero griego Eupalino de Megara en virtud de un contrato con la comunidad local. Eupalino organizó el trabajo de manera que el túnel se iniciara desde ambos lados del monte Kastro. Los dos equipos avanzaron simultáneamente y se encontraron en el medio con excelente precisión, algo que era extremadamente difícil en aquella época. El acueducto era de suma importancia defensiva, ya que discurría bajo tierra y no era fácil de encontrar para un enemigo que, de lo contrario, podría cortar el suministro de agua a Pitagoreion , la antigua capital de Samos . La existencia del túnel fue registrada por Heródoto (al igual que el muelle y el puerto, y la tercera maravilla de la isla, el gran templo de Hera, considerado por muchos como el más grande del mundo griego). La ubicación precisa del túnel no fue restablecida hasta el siglo XIX por arqueólogos alemanes. El túnel propiamente dicho tiene 1.030 m de longitud (3.380 pies) y los visitantes aún pueden ingresar a él.
Una de las primeras redes de drenaje y alcantarillado conocidas en forma de túneles se construyó en Persépolis, Irán, al mismo tiempo que se construían sus cimientos en el año 518 a. C. En la mayoría de los lugares, la red se excavó en la roca sólida de la montaña y luego se cubrió con grandes trozos de roca y piedra, seguidos de tierra y montones de escombros para nivelar el suelo. Durante las investigaciones y los estudios, Herzfeld y más tarde Schmidt y sus equipos arqueológicos rastrearon largos tramos de túneles de roca similares que se extendían debajo del área del palacio. [56]
La Vía Flaminia , una importante vía romana , atravesaba el paso de Furlo, en los Apeninos, a través de un túnel que el emperador Vespasiano había mandado construir en los años 76-77 d. C. Una vía moderna, la SS 3 Flaminia, sigue utilizando este túnel, que tuvo un precursor que se remonta al siglo III a. C., del que todavía son visibles restos (uno de los primeros túneles de carretera).
Se afirma [57] que el túnel más antiguo del mundo que atraviesa un cuerpo de agua es el Terelek kaya tüneli bajo el río Kızıl , un poco al sur de las ciudades de Boyabat y Durağan en Turquía , justo aguas abajo de donde el río Kizil se une a su afluente Gökırmak . El túnel se encuentra actualmente bajo una parte estrecha de un lago formado por una presa algunos kilómetros más abajo. Se estima que fue construido hace más de 2000 años, posiblemente por la misma civilización que también construyó las tumbas reales en una pared de roca cercana, y se supone que tenía un propósito defensivo.
Túnel Fritchley , construido en 1793 en Derbyshire por la Butterley Company para transportar piedra caliza a su fábrica de hierro. La compañía Butterley diseñó y construyó su propio ferrocarril. Víctima de la depresión, la compañía cerró después de 219 años en 2009. El túnel es el túnel ferroviario más antiguo del mundo atravesado por vagones de ferrocarril. Se utilizó la gravedad y el arrastre de caballos. El ferrocarril se convirtió a locomoción de vapor en 1813 utilizando una locomotora Steam Horse diseñada y construida por la compañía Butterley, sin embargo volvió a utilizar caballos. Los trenes de vapor utilizaron el túnel de forma continua desde la década de 1840, cuando el ferrocarril se convirtió en un ferrocarril de vía estrecha. La línea cerró en 1933. En la Segunda Guerra Mundial, el túnel se utilizó como refugio antiaéreo. Sellado en 1977, fue redescubierto en 2013 e inspeccionado. El túnel fue resellado para preservar la construcción, ya que fue designado monumento antiguo. [59] [60]
El túnel del canal Butterley de 1794 tiene una longitud de 2819 m (1,8 mi) en el canal de Cromford en Ripley, Derbyshire , Inglaterra. El túnel se construyó simultáneamente con el túnel ferroviario Fritchley de 1793. El túnel se derrumbó parcialmente en 1900, dividiendo el canal de Cromford, y no se ha utilizado desde entonces. Los Amigos del Canal de Cromford, un grupo de voluntarios, están trabajando en la restauración completa del canal de Cromford y el túnel Butterley. [61]
El túnel Stoddart, construido en 1796 en Chapel-en-le-Frith, Derbyshire , tiene fama de ser el túnel ferroviario más antiguo del mundo. Los vagones de ferrocarril eran originalmente tirados por caballos.
Los túneles Derby en Salem, Massachusetts , se construyeron en 1801 para contrabandear las importaciones afectadas por los nuevos aranceles aduaneros del presidente Thomas Jefferson . Jefferson había ordenado a las milicias locales que ayudaran a la aduana de cada puerto a recaudar estos impuestos, pero los contrabandistas, liderados por Elias Derby, contrataron a la milicia de Salem para cavar los túneles y ocultar el botín.
Se creó un túnel para la primera locomotora de vapor auténtica, de Penydarren a Abercynon . La locomotora de Penydarren fue construida por Richard Trevithick . La locomotora realizó el histórico viaje de Penydarren a Abercynon en 1804. Parte de este túnel todavía se puede ver en Pentrebach , Merthyr Tydfil , Gales . Se podría decir que es el túnel ferroviario más antiguo del mundo, dedicado únicamente a máquinas de vapor autopropulsadas sobre raíles.
El túnel Montgomery Bell en Tennessee, un túnel de desviación de agua de 88 m de largo (289 pies) y 4,50 m × 2,45 m de alto (14,8 pies × 8,0 pies), para impulsar una rueda hidráulica, fue construido por mano de obra esclava en 1819, siendo el primer túnel a gran escala en América del Norte.
Túnel de Bourne, Rainhill , cerca de Liverpool , Inglaterra. Tiene 32,1 m (105 pies) de largo. Construido a finales de la década de 1820, la fecha exacta es desconocida, sin embargo probablemente construido en 1828 o 1829. Este es el primer túnel en el mundo construido bajo una línea de ferrocarril. La construcción del ferrocarril de Liverpool a Manchester se realizó sobre un tranvía tirado por caballos que iba desde las minas de carbón de Sutton hasta la carretera de peaje Liverpool-Warrington. Se perforó un túnel debajo de la vía para el tranvía. Mientras se construía el ferrocarril, el túnel se puso en funcionamiento, abriéndose antes que los túneles de Liverpool en la línea de Liverpool a Manchester. El túnel se volvió redundante en 1844 cuando se desmanteló el tranvía. [62]
Estación de Crown Street , Liverpool , Inglaterra, 1829. Construido por George Stephenson , un túnel ferroviario de vía única de 266 m de largo (873 pies), fue excavado desde Edge Hill hasta Crown Street para servir como la primera estación terminal de trenes de pasajeros interurbanos del mundo. La estación fue abandonada en 1836 por estar demasiado lejos del centro de la ciudad de Liverpool, y la zona se convirtió para el transporte de mercancías. Cerrado en 1972, el túnel está en desuso. Sin embargo, es el túnel ferroviario de pasajeros más antiguo que corre bajo las calles en el mundo. [63] [64]
El túnel de Wapping, construido en 1829 en Liverpool (Inglaterra), con una longitud de 2,03 km (1,26 mi) y una vía doble, fue el primer túnel ferroviario excavado bajo una metrópoli. El recorrido del túnel va desde Edge Hill, en el este de la ciudad, hasta Wapping Dock , en el extremo sur de los muelles de Liverpool. El túnel se utilizaba únicamente para el transporte de mercancías que terminaba en la terminal de mercancías de Park Lane . Actualmente en desuso desde 1972, el túnel iba a formar parte de la red de metro de Merseyrail , y las obras se iniciaron y abandonaron debido a los costes. El túnel está en excelentes condiciones y Merseyrail sigue considerando su reutilización, tal vez con una estación subterránea excavada en el túnel para la Universidad de Liverpool. El portal del río está frente al nuevo King's Dock Liverpool Arena, por lo que es una ubicación ideal para una estación de servicio. Si se reutiliza, el túnel será el túnel ferroviario subterráneo en uso más antiguo del mundo y la sección más antigua de cualquier sistema de metro subterráneo. [64] [65] [66]
1832, túnel de la estación de tren de Lime Street , Liverpool. Se excavó un túnel ferroviario de dos vías, de 1,811 km (1,125 mi) de longitud, bajo la metrópoli desde Edge Hill, en el este de la ciudad, hasta Lime Street, en el centro de la ciudad de Liverpool. El túnel estuvo en uso desde 1832 y se utilizó para transportar materiales de construcción a la nueva estación de Lime Street mientras se estaba construyendo. La estación y el túnel se abrieron a los pasajeros en 1836. En la década de 1880, el túnel se convirtió en un corte profundo, abierto a la atmósfera, con cuatro vías de ancho. Este es el único caso en el que se eliminó un túnel importante. Todavía existen dos secciones cortas del túnel original en la estación de Edge Hill y más adelante en Lime Street, lo que les da a los dos túneles la distinción de ser los túneles ferroviarios más antiguos del mundo que aún están en uso, y los más antiguos en uso bajo las calles. [67] Con el tiempo, una sección de 525 m (0,326 mi) del corte profundo se ha convertido nuevamente en túnel debido a que se han construido edificios sobre algunas secciones.
El túnel Box , en Inglaterra, inaugurado en 1841, fue el túnel ferroviario más largo del mundo en el momento de su construcción. Fue excavado a mano y tiene una longitud de 2,9 km (1,8 mi).
El túnel Príncipe de Gales de 1,1 km (0,68 mi) de longitud, construido en 1842 en Shildon , cerca de Darlington, Inglaterra, es el túnel de gran tamaño más antiguo del mundo que todavía se encuentra en uso bajo un asentamiento.
El túnel Victoria de Newcastle , inaugurado en 1842, es un túnel subterráneo de 3,9 kilómetros (2,4 millas) con una profundidad máxima de 26 metros (85 pies) y un desnivel de 222 pies (68 m) desde la entrada hasta la salida. El túnel discurre por debajo de Newcastle upon Tyne, Inglaterra, y originalmente desembocaba en el río Tyne. Se mantiene prácticamente intacto. Originalmente diseñado para transportar carbón desde Spital Tongues hasta el río, durante la Segunda Guerra Mundial parte del túnel se utilizó como refugio. Bajo la gestión de una fundación benéfica llamada Ouseburn Trust, actualmente se utiliza para realizar visitas patrimoniales.
El túnel del Támesis , construido por Marc Isambard Brunel y su hijo Isambard Kingdom Brunel e inaugurado en 1843, fue el primer túnel (después del de Terelek) que atravesaba un cuerpo de agua y el primero en construirse utilizando un escudo de tunelización . Originalmente utilizado como túnel peatonal, el túnel se convirtió en túnel ferroviario en 1869 y formó parte de la línea East London del metro de Londres hasta 2007. Era la sección más antigua de la red, aunque no la sección ferroviaria más antigua construida específicamente para ese fin. A partir de 2010, el túnel pasó a formar parte de la red London Overground .
El túnel Victoria / túnel de Waterloo de 3,34 km (2,08 mi) en Liverpool , Inglaterra, fue perforado bajo una abertura de la metrópoli en 1848. El túnel se utilizó inicialmente solo para el transporte de mercancías por ferrocarril que servía a la terminal de carga de Waterloo, y más tarde para el transporte de mercancías y pasajeros que servía a la terminal de buques de línea de Liverpool . El recorrido del túnel va desde Edge Hill, en el este de la ciudad, hasta el extremo norte de los muelles de Liverpool en Waterloo Dock . El túnel se divide en dos túneles con un pequeño corte al aire libre que une los dos. El corte es donde se enganchaban y desenganchaban los trenes tirados por cable desde Edge Hill. Los dos túneles son efectivamente uno en la misma línea central y se consideran uno solo. Sin embargo, como inicialmente la sección Victoria de 2375 m (1,476 mi) de largo fue tirada por cable y la sección Waterloo, más corta, de 862 m (943 yd), fue tirada por locomotoras, se dieron dos nombres separados, la sección corta se denominó Túnel de Waterloo . En 1895, los dos túneles se convirtieron en un túnel para el transporte de locomotoras. El túnel, que se utilizó hasta 1972, todavía se encuentra en excelentes condiciones. Una pequeña sección del túnel Victoria en Edge Hill todavía se utiliza para maniobras de trenes. Se está considerando la posibilidad de reutilizar el túnel para la red Merseyrail . Se está considerando la posibilidad de construir estaciones en el túnel y también se ha propuesto su reutilización para un sistema de monorraíl a partir de la remodelación propuesta por Liverpool Waters de los muelles centrales de Liverpool. [68] [69]
El túnel de cumbre del ferrocarril de Semmering , el primer túnel alpino, se inauguró en 1848 y tenía una longitud de 1,431 km. Conectaba el tráfico ferroviario entre Viena , la capital del Imperio austrohúngaro , y Trieste , su puerto.
El túnel ferroviario de Giovi a través de los montes Apeninos se inauguró en 1854 y unía la capital del Reino de Cerdeña , Turín , con su puerto, Génova . El túnel tenía una longitud de 3,25 km (2,02 mi).
Las secciones subterráneas más antiguas del metro de Londres se construyeron utilizando el método de excavación y cobertura en la década de 1860 y se inauguraron en enero de 1863. Las que ahora son las líneas Metropolitan , Hammersmith & City y Circle fueron las primeras en demostrar el éxito de un sistema de metro o subterráneo.
El 18 de junio de 1868, se inauguró el túnel Summit (Túnel n.º 6) de 506 metros (1659 pies) de la Central Pacific Railroad en el paso Donner, en las montañas de Sierra Nevada de California , lo que permitió el establecimiento del transporte comercial masivo de pasajeros y mercancías a través de las Sierras por primera vez. Se mantuvo en uso diario hasta 1993, cuando la Southern Pacific Railroad lo cerró y transfirió todo el tráfico ferroviario a través del túnel n.º 41 de 3146 metros (10 322 pies) de largo (también conocido como "The Big Hole") construido una milla al sur en 1925.
En 1870, tras catorce años de obras, se concluyó el túnel ferroviario de Fréjus entre Francia e Italia, el segundo túnel alpino más antiguo, con 13,7 km de longitud. En aquella época era el más largo del mundo.
El tercer túnel alpino, el túnel ferroviario de San Gotardo , entre el norte y el sur de Suiza, se inauguró en 1882 y fue el túnel ferroviario más largo del mundo, con 15 km (9,3 mi).
El túnel de carretera del Col de Tende , construido en 1882 y con una longitud de 3,182 km (1,977 mi), fue uno de los primeros túneles de carretera de gran longitud bajo un paso que discurría entre Francia e Italia.
El túnel del ferrocarril Mersey se inauguró en 1886 y discurre desde Liverpool hasta Birkenhead bajo el río Mersey. El ferrocarril Mersey fue el primer ferrocarril subterráneo de nivel profundo del mundo. En 1892, las ampliaciones en tierra desde la estación Birkenhead Park hasta la estación Liverpool Central Low Level dieron como resultado un túnel de 5,02 km (3,12 mi) de longitud. La sección bajo el río tiene 1,21 km (0,75 mi) de longitud y fue el túnel submarino más largo del mundo en enero de 1886. [70] [71]
El túnel ferroviario Severn se inauguró a finales de 1886, con una longitud de 7,008 km (4,355 mi), aunque solo 3,62 km (2,25 mi) del túnel se encuentran bajo el río Severn. El túnel sustituyó al récord de túnel bajo el agua más largo del ferrocarril Mersey, que se mantuvo durante menos de un año.
James Greathead , al construir el túnel ferroviario City & South London bajo el Támesis, inaugurado en 1890, reunió tres elementos clave de la construcción de túneles bajo el agua:
método de excavación con escudo;
revestimiento permanente de túneles de hierro fundido;
construcción en un entorno de aire comprimido para inhibir el flujo de agua a través de material de suelo blando hacia el túnel. [72]
Construida en secciones entre 1890 y 1939, la sección de la línea Norte del metro de Londres desde Morden a East Finchley pasando por Bank fue el túnel ferroviario más largo del mundo, con 27,8 km (17,3 mi) de longitud.
El túnel St. Clair , también inaugurado más tarde en 1890, unió los elementos de los túneles Greathead en una escala mayor. [72]
En 1906 se inauguró el cuarto túnel alpino, el túnel del Simplón , entre Suiza e Italia. Tiene una longitud de 19,8 km y fue el túnel más largo del mundo hasta 1982. También fue el túnel más profundo del mundo, con una superposición máxima de roca de aproximadamente 2150 m.
El túnel Holland de 1927 fue el primer túnel submarino diseñado para automóviles. Su construcción requirió un novedoso sistema de ventilación .
En 1945 se terminó de construir el túnel del acueducto de Delaware , que abastece de agua a la ciudad de Nueva York. Con 137 km (85 mi), es el túnel más largo del mundo.
El túnel de agua de Dahuofang en China , inaugurado en 2009, es el tercer túnel de agua más largo del mundo, con 85,3 km (53,0 mi) de longitud.
El túnel de base del San Gotardo , en Suiza , inaugurado en 2016, es el túnel ferroviario más largo y profundo del mundo, con 57,1 km (35,5 mi) de longitud y 2450 m (8040 ft) de profundidad máxima por debajo del macizo del San Gotardo . Proporciona una ruta de tránsito plana entre el norte y el sur de Europa bajo los Alpes suizos , a una elevación máxima de 549 m (1801 ft).
El túnel Seikan , en Japón, conecta por ferrocarril la isla principal de Honshu con la isla norteña de Hokkaido . Tiene una longitud de 53,9 kilómetros, de los cuales 23,3 kilómetros atraviesan el estrecho de Tsugaru bajo el mar.
El Eurotúnel cruza el Canal de la Mancha entre Francia y el Reino Unido . Tiene una longitud total de 50 km, de los cuales 39 km son el tramo de túnel submarino más largo del mundo.
El túnel de Lærdal, en Noruega, que va desde Lærdal a Aurland, es el túnel de carretera más largo del mundo, destinado a automóviles y vehículos similares, con 24,5 km (15,2 mi).
El túnel de canal más largo es el túnel de Rove en Francia, con más de 7,12 km (4,42 mi) de longitud.
Notable
El túnel para vehículos de carretera Big Dig en Boston , EE. UU.El túnel de Gerrards Cross , en Inglaterra, finalizado en 2010. Vista hacia el oeste, en dirección a la estación, en marzo de 2005, que muestra el alcance de la construcción tres meses antes de que se derrumbara una pequeña sección.El portal oriental del túnel abandonado de Sideling Hill , Pensilvania, EE. UU., en 2009
Los túneles de Williamson en Liverpool , construidos en 1804 y terminados alrededor de 1840 por un excéntrico adinerado, son probablemente la mayor locura subterránea del mundo. Los túneles se construyeron sin ningún propósito funcional.
La red de túneles de carga de Chicago es la red de túneles urbanos más grande del mundo y comprende 97 km (60 mi) de túneles debajo de la mayoría de las calles del centro de Chicago . Funcionó entre 1906 y 1956 como red de carga, conectando sótanos de edificios y estaciones de tren. Después de una inundación en 1992, la red fue sellada, aunque algunas partes aún tienen infraestructura de servicios públicos y comunicaciones.
El túnel de Honningsvåg (4,443 km (2,76 mi) de longitud) se inauguró en 1999 en la ruta europea E69 en Noruega y es el túnel de carretera más septentrional del mundo, a excepción de las minas (que existen en Svalbard ).
El túnel de la arteria central de Boston, Massachusetts , es parte del Big Dig, un túnel más grande que se completó alrededor de 2007 y que transporta aproximadamente 200.000 vehículos por día bajo la ciudad a lo largo de la Interestatal 93 , la Ruta 1 de EE. UU. y la Ruta 3 de Massachusetts , que comparten una concurrencia a través de los túneles. El Big Dig reemplazó a la antigua autopista elevada I-93 de Boston, que estaba muy deteriorada.
El túnel de gestión de aguas pluviales y carreteras, o SMART Tunnel , es una estructura combinada de drenaje de aguas pluviales y carreteras que se inauguró en 2007 en Kuala Lumpur , Malasia . El túnel de 9,7 km (6,0 mi) es el túnel de drenaje de aguas pluviales más largo del sudeste asiático y el segundo más largo de Asia. La instalación puede funcionar como paso simultáneo de tráfico y aguas pluviales, o dedicarse exclusivamente a aguas pluviales cuando sea necesario.
El túnel de Eiksund [74] en la carretera nacional Rv 653 en Noruega es el túnel de carretera submarino más profundo del mundo, con una longitud de 7,776 km (4,832 mi) y un punto más profundo a -287 m (-942 ft) por debajo del nivel del mar. Fue inaugurado en febrero de 2008.
El túnel ferroviario de Gerrards Cross , en Inglaterra, inaugurado en 2010, es notable porque convirtió un desmonte ferroviario existente en un túnel para crear terreno para construir un supermercado sobre el túnel. El ferrocarril en el desmonte se inauguró por primera vez alrededor de 1906, extendiéndose durante 104 años para completar un túnel ferroviario. El túnel se construyó utilizando el método de cobertura con grúas en formas prefabricadas para mantener el ajetreado ferrocarril en funcionamiento. Una sucursal de la cadena de supermercados Tesco ocupa el terreno recién creado sobre el túnel ferroviario, con una estación de tren existente adyacente al final del túnel. Durante la construcción, una parte del túnel se derrumbó cuando se agregó una cubierta de tierra. Las formas prefabricadas se cubrieron con una capa de hormigón armado después del derrumbe. [75]
El túnel Fenghuoshan , terminado en 2005 en la línea férrea Qinghai-Tíbet, es el túnel ferroviario más alto del mundo, con unos 4,905 km (3,05 mi) sobre el nivel del mar y 1.338 m (0,831 mi) de longitud.
El túnel de La Línea en Colombia , 2016, es el túnel de montaña más largo de Sudamérica, con 8,58 km (5,33 mi). Cruza por debajo de una montaña a 2.500 m (8.202,1 pies) sobre el nivel del mar con seis carriles de tráfico y tiene un túnel de emergencia paralelo. El túnel está sujeto a una gran presión de agua subterránea . El túnel unirá a Bogotá y su área urbana con la región cafetera y con el principal puerto de la costa pacífica colombiana.
La utilización de túneles para la minería se denomina minería de deriva .
Uso militar
Algunos túneles no están destinados al transporte, sino que son fortificaciones, como por ejemplo Mittelwerk y Cheyenne Mountain Complex . Las técnicas de excavación, así como la construcción de búnkeres subterráneos y otras áreas habitables, suelen estar asociadas al uso militar durante conflictos armados o respuestas civiles a amenazas de ataque. Otro uso de los túneles era el almacenamiento de armas químicas [78] [79] [1].
Túneles secretos
Puerta de un compartimento donde dormían los esclavos fugitivos, en el Ferrocarril Subterráneo
Los contrabandistas utilizan túneles secretos para transportar o almacenar contrabando , como drogas ilegales y armas . Se estima que los túneles de 300 metros (1000 pies) cuidadosamente diseñados construidos para contrabandear drogas a través de la frontera entre México y Estados Unidos requerían hasta 9 meses para completarse y un gasto de hasta $ 1 millón. [80] Algunos de estos túneles estaban equipados con iluminación, ventilación, teléfonos, bombas de drenaje, ascensores hidráulicos y, al menos en un caso, un sistema de transporte ferroviario electrificado. [80] Los ladrones también han utilizado túneles secretos para entrar en bóvedas de bancos y tiendas minoristas fuera del horario laboral. [81] [82] Las Fuerzas de Seguridad Fronteriza han descubierto varios túneles a lo largo de la Línea de Control a lo largo de la frontera entre India y Pakistán , principalmente para permitir el acceso de terroristas al territorio indio de Jammu y Cachemira . [83] [84]
Se desconoce el uso real de los túneles de Erdstall , pero existen teorías que lo relacionan con un ritual de renacimiento.
Túneles naturales
Vista a través de un túnel natural en Corea del Sur
Los tubos de lava son conductos de lava vaciados, formados durante las erupciones volcánicas por el flujo y el enfriamiento de la lava.
El Parque Estatal Natural Tunnel (Virginia, EE.UU.) cuenta con un túnel natural de 260 metros (850 pies), en realidad una cueva de piedra caliza , que se ha utilizado como túnel ferroviario desde 1890.
Punarjani Guha en Kerala, India . Los hindúes creen que al atravesar el túnel (que según ellos fue creado por un dios hindú) de un extremo al otro, se borrarán todos los pecados y se podrá renacer. Solo los hombres pueden atravesar el túnel.
Torghatten , una isla noruega con una silueta en forma de sombrero, tiene un túnel natural en el medio del sombrero, por el que pasa la luz. Se dice que el túnel, de 160 metros (520 pies) de largo, 35 metros (115 pies) de alto y 20 metros (66 pies) de ancho, es el agujero hecho por una flecha del troll enojado Hestmannen, y la colina es el sombrero del rey troll de Sømna que intentaba salvar la hermosa Lekamøya . Se cree que el túnel en realidad es obra del hielo. El sol brilla a través del túnel durante dos períodos de unos pocos minutos cada año. [85]
Incendio en el metro de París (1904) – incendio en la estación de metro de Couronnes, 84 muertos por el humo y los gases.
Colapso del túnel de Church Hill (1925): colapso del túnel en un tren de trabajo durante una renovación, matando a cuatro hombres y atrapando una locomotora de vapor y diez vagones planos.
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