(03/03/2005)  

El lamentable hecho del colapso de un túnel en las obras de ampliación de la línea 5 del metro de Barcelona, ha provocado lógica preocupación entre las autoridades, empresas constructoras e ingenieros, que buscan las soluciones más adecuadas para garantizar antes que nada, la seguridad de los trabajos de perforación.

La construcción de túneles, particularmente, en zonas urbanas comporta riesgos que se minimizan con estudios geológicos del terreno sobre el que se actúa y la elección del método más adecuado para cada caso. Un tema que ha saltado ahora a la opinión pública que en pocos días ha tenido oportunidad de oír hablar de los diferentes métodos que se utilizan.

Así se ha sabido que el método, conocido como austríaco, puede generar graves problemas de seguridad, cuando se utiliza en suelos blandos. De hecho en 1994 se produjo un grave hundimiento en la perforación de la línea de Paddington- Heathrow que provocó que se condenara en los tribunales a la empresa constructora y la ingeniería especialista en túneles. Un informe realizado en 1996 por HSE (Health and Safety Executive) recogía 39 colapsos de túneles ejecutados a gran sección por métodos iguales o similares al austríaco y otros 71 incidentes en 65 túneles en Japón. Este método de gran frente abierto, conocido como Nuevo Método Austríaco, se prohibió a partir de 1995 para las ampliaciones realizadas en el metro de Madrid, ya que el subsuelo de esta ciudad es arenoso. La iniciativa fue de Manuel Melis, catedrático de Geotecnia en La Coruña y catedrático de Ferrocarriles en la Universidad Politécnica de Madrid, ingeniero responsable del proyecto y construcción de la red de metro de Madrid desde 1995 hasta 2003 y hoy presidente de esta compañía. Manuel Melis es autor, junto con Francisco Javier González Fernández, del libro “Ferrocarriles Metropolitanos”. En este manual, entre otros aspectos, se tratan los diferentes métodos constructivos de túneles urbanos, que se resumen en este artículo. El concepto de los túneles es muy sencillo: para una misma profundidad, las deformaciones del suelo en el contorno de una excavación son prácticamente proporcionales al diámetro de ésta. Es por tanto necesario tratar de construir los túneles urbanos con la mínima superficie de suelo abierta para que el terreno se deforme muy poco.

Método clásico de Madrid

Más de 80 kilómetros del Metro de Madrid se habían construido hasta 1999 por este sistema. También conocido como método belga, consiste en realizar la excavación abriendo una pequeña galería en clave del túnel para ir ensanchándola poco a poco, protegiendo y entibando el frente, hasta permitir hormigonar toda la bóveda. Al abrir pequeñas secciones (en lugar de abrir toda la sección del túnel de unos 70 metros cuadrados que pueden dar lugar a inestabilidades del frente y a un colapso como el de Barcelona, donde se habían dejado 130 m2) es posible solucionar cualquier problema que pudiera surgir de inestabilidad. Este método se suele utilizar en los túneles de unos 8 metros libres más 3 metros de ambos hastiales. Este método requiere la utilización masiva de mano de obra especializada, pero dada la utilización que se viene haciendo del mismo, esto ya no es una restricción del método. 

Método alemán

Se emplea en túneles de luces mayores de 8 metros y para la construcción de estaciones subterráneas. Consiste construir primero los hastiales, que se diseñan sólidos y de gran anchura, 2.5 o 3 m al menos, y se construyen en general en dos fases, mitad superior e inferior, excavando siempre secciones menores de 3 m2. Una vez construidos éstos, la bóveda, que ya tendrá un apoyo sólido sobre los hastiales, se va construyendo por costillas, con lo que las excavaciones en el terreno son siempre inferiores a los 3 m2. La construcción de las costillas puede simplificarse si se ha excavado antes una galería en clave, de muy pequeña sección. Con la bóveda terminada, apoyada sólidamente sobre los hastiales, ya puede procederse a la excavación, protegiendo o no los frentes, según sea necesario, con las entibaciones u hormigonados necesarios. Como se puede ver, el método es similar al método belga pero cambiando el orden de las fases de ejecución: hastiales, bóveda, destroza y solera.

Métodos de gran frente abierto

Entre ellos el Nuevo Método Austriaco, introducido en 1964 por el profesor Ladislao von Rabcewicz para la excavación de túneles alpinos en las rocas de Austria y otros países. Consiste en excavar grandes secciones de túneles, incluso la sección completa y permitir que la propia roca sana forme un anillo de descarga en el contorno de la excavación que reduzca las presiones a absorber por el revestimiento del túnel. Se coloca inmediatamente después de la excavación un revestimiento provisional. Funciona con éxito en túneles de roca dura y provoca problemas de hundimientos en terrenos blandos (Heathrow en Londres, metro de Munich, túnel urbano de Sinesio Delgado en Madrid y metro de Barcelona, entre otros centenares).

Tuneladoras de frente abierto

Estas tuneladoras consisten en un robusto escudo de acero que protege el perímetro de la excavación, pero dejando el frente del túnel abierto y desprotegido. A continuación se va colocando el anillo de revestimiento, pero se producen problemas de inestabilidad en el frente que queda sin sujeción. Un grave accidente debido a estos peligrosos equipos fue el ocurrido en el Metro de Madrid en 1973. Se utilizaron tres de estos equipos en el Metro de Madrid, en la línea 6 y 9, durante los años 70 y 80. A partir de 1995 fueron prohibidas aquí, aunque se utilizaron en el de Atenas, donde se produjeron numerosos colapsos del terreno.

Tuneladoras de frente cerrado

El desarrollo de estos equipos se ha realizado en Japón en los últimos 25 años donde se han construido cientos de kilómetros de túneles, algunos de ellos submarinos. Con este método el túnel queda revestido a la vez que se excava.

Estos equipos resuelven los problemas de estabilidad y protección del frente que se daban con las tuneladoras abiertas. Aquí la estabilidad del frente queda garantizada porque el material excavado queda almacenado en una cámara en la propia cabeza de la máquina donde se conserva a la misma presión horizontal que tenía en el terreno. La cámara cerrada sostiene también la presión del agua del terreno de forma que el túnel no puede colapsar y sigue sostenido tras ser excavado. Este sistema se utiliza mayoritariamente en la excavación de túneles urbanos en suelos o rocas blandas.

Con este tipo de tuneladoras se han abierto los túneles del Canal de la Mancha, metros de Lille, Lyon, Madrid, París, Toulouse, Londres, Milán, Roma, Colonia, El Cairo y Lisboa. Siendo el método más rápido y seguro tiene su punto flaco en la rotura del rodamiento principal de la máquina, que debe diseñarse adecuadamente. Se ha utilizado para la ampliación del metro de Madrid desde 1995, donde se ha conseguido un récord mundial de avance de 1.020 metros al mes (MetroSur en Móstoles, con la empresa FCC). Se han empleado seis tuneladoras de este tipo, que actualmente está realizando otras pequeñas ampliaciones.

Información más amplia y detallada:

“Ferrocarriles Metropolitanos” (Tranvías, metros ligeros y metros convencionales) de Manuel Melis Maynar y Francisco Javier González Fernández.
2ª Edición ampliada y revisada.
Colegio de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos.
Colección Senior, nº 29.
Precio: 60 euros.
Web: www.ciccp.es
Consulta disponible en la Biblioteca de la Fundación de los Ferrocarriles Españoles.