Un túnel es un concepto conceptualmente sencillo: un agujero en el suelo, generalmente horizontal o con una ligera pendiente. Los túneles de las autopistas que atraviesan montañas, las líneas de metro subterráneas o las tuberías del alcantarillado urbano son tipos de túneles que están por todas partes.
Matemáticamente, un túnel es una «operación de sustracción» que extrae tierra o roca del suelo. Así, el espacio que antes ocupaba ese terreno forma parte de un agujero por el que pasan el agua, las personas, los materiales, etc. Pero, cuando se excava un túnel, ¿qué ocurre con todo el material extraído?
Cuando se excava un túnel, se vuelca mucho material
Si alguna vez has pasado el verano en la playa y has cavado una pequeña zanja, te has dado cuenta rápidamente de que, con cada palada, tienes que alejar un poco la arena húmeda. Al principio, se amontona cerca del todo, pero la montaña pronto alcanza dimensiones importantes. Hagamos algunos cálculos sencillos: ¿cuánta arena, arcilla o roca hay que mover para conseguir un túnel por el que quepa mi coche?
Para simplificar nuestros cálculos, supongamos que los túneles son perfectamente circulares y que su diámetro es de 5 metros. Un túnel real dependerá del número de carriles y de la normativa de cada país, por supuesto. ¿Recuerdas la fórmula del volumen de un cilindro que viste en el colegio? V=π-r2-l, donde r es el radio y l es la longitud.
Un túnel con un radio de 2,5 metros (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 eso es mucho o poco, pensemos que un camión de cemento tiene capacidad para entre 6 y 9 m3, y que un camión de basura tiene alrededor de 7 a 20 m3.
Un dumper, un vehículo especializado en transportar materiales densos como roca o tierra, suele tener como máximo 10 m3. Como la roca pesa mucho (y por tanto ocupa menos espacio), utilicémosla como ejemplo. Para hacer un pequeño túnel con un solo carril en una distancia muy corta, necesitamos unos 200 viajes para llevar los materiales extraídos a otro lugar. Imaginemos un gran proyecto de construcción.
Reciclaje de materiales de construcción
Con este cálculo tan básico y a pequeña escala, demos un paseo por Londres y algunos de los proyectos en los que trabaja Ferrovial, como el proyecto Tideway de ampliación de la red de alcantarillado, o la ampliación de la línea Elizabeth. En el primer caso, pensemos en un agujero de 32 metros de diámetro y 53 metros de altura que se necesita para bajar las tuneladoras.
De nuevo, aplicando la fórmula anterior, obtenemos un volumen de 42.625 metros cúbicos. Aunque todo esto fuera roca compacta a 2.000 kg/m3 (no lo era: había mucha arena, arcilla o barro), estamos hablando de más de 85 millones de kilogramos sólo para el agujero auxiliar, sin tener en cuenta la construcción del propio túnel. ¿Qué podemos hacer con todo este material?
Uno de los usos más frecuentes de los restos de una excavación es el reciclaje de los materiales. A menudo, los materiales sobrantes de la apertura de un túnel se venden en el mercado de materiales a empresas que buscan determinados elementos de construcción. Por ejemplo, arena para la construcción de células fotovoltaicas o grava para los parques de las ciudades.
En ocasiones, el reciclaje se realiza in situ, como cuando los materiales extraídos se utilizan para fabricar otras necesidades. El ejemplo típico es el hormigón. En un proyecto de construcción en el que se extraen decenas de toneladas métricas de arena y grava, es conveniente que parte del material vuelva en forma de hormigón. Sacar arena y grava de la obra sólo para traer más no tiene ningún sentido, además de no ser muy sostenible.
Restos de un túnel de montaña para nivelar la carretera de acceso
Un caso real y muy común -sobre todo en alta montaña, en zonas aisladas y en carreteras secundarias con muy poco mantenimiento- es utilizar parte de la roca excavada para mejorar la carretera de acceso al túnel. Los topógrafos utilizan materiales densos para ensanchar la calzada.
Tomando la imagen anterior como ejemplo, ¿cómo podemos ensanchar la calzada? Una posibilidad que se suele utilizar en colinas con poca pendiente es excavar en el nivel el mismo ancho de la colina, pero cuando tenemos pendientes como las que se muestran en la fotografía, esto no juega a favor de la seguridad. Hay que ensanchar la parte exterior del talud, añadiendo material hasta llegar a la cota de la calzada.
En ocasiones, para añadir una cierta anchura a la calzada, se necesita un talud suave que ocupe mucha más distancia vertical para llegar al fondo. Algo similar ocurre con el perfil de las presas, que se inclina en contra de la carga y hace uso de tierra compactada para asegurar el talud.
Como se puede observar en el perfil de una presa, esto produce una enorme necesidad de materiales. Utilizar los materiales de la propia excavación es una forma de reducir el impacto ambiental de la ampliación. Si ambos proyectos de construcción se realizan simultáneamente o de forma consecutiva, tendremos una interesante sinergia.
Las ataguías fijas del Támesis utilizarán materiales locales
En otro artículo, hemos mencionado cómo se construyen las ataguías del Támesis para el proyecto Tideway. Estas estructuras auxiliares serán permanentes y utilizarán una gran cantidad de materiales locales. En la imagen siguiente podemos ver un ejemplo de ellas. Aunque es irregular, podemos simplificar la figura a un rectángulo de aproximadamente 70 metros por 35 metros.
Eso nos da una superficie de 2.450 m2 y un volumen de 24.500 m3 de materiales para una ataguía elevada a unos 10 metros sobre el Támesis. En algunas zonas del río, los muros se elevarán aún más. Pero independientemente de cómo hagamos los cálculos, es fácil ver que este tipo de obra requiere material adicional.
Además, a la hora de compactar el terreno de la zona para aumentar la seguridad futura del edificio, hay que tener en cuenta la forma en que se inclina hacia abajo y la necesidad de añadir más capas de tierra.
Estos dos ejemplos no son las únicas posibilidades. Hace unos años, el Túnel de Albertia (Guipúzcoa), construido por Ferrovial Agroman, reutilizó 700.000 m3 de materiales procedentes de la excavación para evitar el impacto ambiental de la propia obra, además de conservar las especies locales a la hora de cubrir el espacio utilizado.
