Ingeniería de Túneles Subacuáticos: Tipos, Fuerzas y Construcción Prefabricada

Tipos de Túneles Subacuáticos y las Fuerzas que Actúan en su Diseño

Clasificación y Presiones Dominantes

La ingeniería de túneles subacuáticos debe considerar diversas fuerzas externas dependiendo del método constructivo:

• Excavados: La presión proviene directamente del suelo circundante. A esta se añade el peso propio de la columna de agua por encima del lecho marino.
• Inmersos: La mitad inferior del túnel está en contacto con el suelo natural, mientras que la mitad superior está en contacto directo con una capa de relleno y el agua. Por lo tanto, los empujes son mixtos y variables.
• Sumergidos: Experimentan grandes presiones en todas sus caras y esfuerzos oscilantes debidos a las mareas, corrientes y oleaje.

Túneles Inmersos-Sumergidos: Construcción Prefabricada

Este método implica hundir cajas de hormigón prefabricado, con todos los elementos internos ya instalados en tierra (vías férreas, firmes, etc.).

• El tamaño de las secciones está típicamente entre 90 y 150 metros.
• Todo el proceso es prefabricado; no se realiza trabajo in situ.

Ventajas de los Túneles Inmersos

Los túneles inmersos ofrecen múltiples beneficios frente a la excavación tradicional:

• Son ventajosos como una alternativa subacuática en suelos blandos.
• Se suelen emplear como alternativa al tunelado tradicional por excavación, evitando problemas de filtrado de agua a presión y resultando más económicos.
• Se pueden usar en aguas más profundas que los túneles realizados por excavación (limitados a unos 30 metros por seguridad del trabajador).
• Son especialmente atractivos para el transporte combinado (coches/trenes).
• Se pueden disponer directamente sobre el lecho marino.
• Son ventajosos al ser estructuras más ligeras y más cortas en longitud total de obra, a veces incluso más baratos que un puente.

Consideraciones de Ingeniería y Medio Ambiente

Impacto Ambiental

Pueden generar un impacto en el flujo de agua subterránea y en el agua superficial.

Protección y Lastre

La parte superior del túnel sumergido se debe proteger con un material de relleno (material rocoso rip-rap), con márgenes de seguridad de hasta 30 metros a cada lado de la sección del túnel. Además de proporcionar protección contra la sobre-excavación, este material también actúa como lastre.

Cimentación

La calidad del suelo es crucial y puede mejorarse mediante varios métodos:

• Quitando la primera capa.
• Si la primera capa de suelo deficiente es muy profunda, se realiza un saneo de esta capa, por ejemplo, vertiendo material de relleno (todo-uno).
• Si todo falla, se emplean pilotes, aunque esta solución no es muy común.

Trabajos Generales de Construcción

Prácticamente todos los túneles de este tipo son de hormigón armado. El proceso constructivo general incluye:

1. La excavación o dragado de una trinchera, la cual deberá quedar exenta de sedimentación durante su proceso de construcción, debido a que el túnel prefabricado requerirá una zona de apoyo nivelada y estable.
2. Construcción de estructuras prefabricadas que soporten los procesos erosivos del agua de mar.
3. Instalación o posicionamiento de las piezas del túnel sobre la trinchera.
4. Diseño de elementos durables y disposición de juntas entre las piezas del túnel.
5. Construcción de una cimentación durable para el túnel.