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    ¿Cómo se construye un túnel submarino?
    Un trabajador se detiene por un segundo dentro del Túnel del Canal de la Mancha en abril de 1992. Completado en 1994, el túnel se extiende por más de 30 millas. © Thierry Prat / Sygma / Corbis

    Al contrario de lo que los súper villanos o los hombres topo te harían creer, Se necesita más que una máquina gigante para atravesar millones de toneladas de tierra y agua, pero tener una no duele.

    Todavía, durante la mayor parte de nuestra historia de excavación de túneles, hemos logrado arreglárnoslas con ingenio. Los seres humanos han hecho túneles desde que los primeros habitantes de las cavernas decidieron excavar un dormitorio libre, y los fundamentos de la excavación, el apoyo y el avance estaban bien refinados cuando los antiguos griegos usaban túneles para irrigar y drenar sus tierras de cultivo [fuentes:Lane; Browne].

    Túneles submarinos también, son sorprendentemente viejos. En algún momento entre 2180 y 2160 a. C., los babilonios construyeron uno de los primeros ejemplos conocidos desviando el río Éufrates. Los 3, Túnel de 900 metros (000 pies) revestido de ladrillos y sostenido por arco, que mide 12 pies de alto por 15 pies de ancho (4 metros por 5 metros), proporcionó un pasaje para peatones y carros entre el palacio real y el templo [fuentes:Lane; Browne].

    Por siglos, Los túneles fueron empleados principalmente por mineros y zapadores medievales, que cavaron debajo de los muros del castillo para derrumbarlos (de ahí el término "socavar"), pero el advenimiento del transporte por canal - y, más tarde, ferrocarriles:les dio a los trabajadores algo nuevo en lo que hundir sus palas. El 18 Los siglos XIX y XX vieron una sucesión de proyectos de túneles cada vez más desafiantes, posible gracias a las grandes mejoras en las técnicas de topografía y ventilación. Aún así, el peligro y los gastos retrasaron los intentos de excavación de túneles submarinos hasta mediados del siglo XIX [fuente:Lane].

    Lo que plantea la pregunta:si los túneles submarinos corren el riesgo de cavar tu propia tumba, literal o financieramente, ¿por qué molestarse? Muchos urbanistas están de acuerdo, recurrir a túneles solo cuando los puentes congestionados alcanzan la capacidad de asfixia. Todavía, los puentes son problemáticos, también. Interfieren con el tráfico marítimo, ocupa una propiedad valiosa frente al río y bloquea las vistas panorámicas. Desde el punto de vista de la defensa, los puentes son objetivos fáciles de los ataques aéreos y pueden constituir un peligro si colapsan [fuente:Hewett].

    Túneles en cambio, soportar mareas, corrientes y tormentas mejor que puentes, puede alcanzar distancias más largas, y tienen una capacidad de carga de peso prácticamente ilimitada. Además, el costo por longitud de un túnel disminuye a medida que se alarga, mientras que para los puentes ocurre lo contrario. Si bien los túneles requieren una mayor inversión inicial, los puentes marcan la diferencia en los costos de mantenimiento [fuentes:Everglades Economics; Hewett].

    Pero no tengamos visión de túnel. No hay duda de que los pasajes por debajo de la tierra y el mar enfrentan vulnerabilidades de seguridad y problemas de seguridad particulares. Los incendios y los accidentes plantean graves amenazas en los túneles, razón por la cual los túneles ferroviarios incluyen pasajes cruzados donde los trenes pueden cambiar de vía, junto con túneles de servicio que pueden servir como rutas de escape de emergencia [fuentes:Chan; JR-Hokkaido; WGBH].

    Suenan terroríficos pero los túneles submarinos son tan comunes que rara vez pensamos en los grandes peligros y las técnicas de construcción extremas que requieren estas maravillas modernas.

    Contenido
    1. Puente (bajo) aguas turbulentas
    2. Gusanos de barco de tamaño inusual
    3. Dejándolo hundirse

    Puente (bajo) aguas turbulentas

    Los lados europeo y asiático de Estambul finalmente se unieron después de la finalización del Marmaray en 2013. Una bonanza de hallazgos arqueológicos retrasó repetidamente el proyecto de construcción masiva. © Claudia Wiens / Corbis

    Al indagar en cualquier proyecto de construcción extraordinario, algunas preguntas asoman inmediatamente la cabeza de la arena:¿Qué propuesta se ubica como la más grande, ¿El más profundo o el más peligroso de construir? Con túneles submarinos, estas preguntas desafían las respuestas simples. Las ciudades y los países encargan constantemente nuevos proyectos. En cuanto a las estadísticas vitales, el diablo está entre los detalles y lo profundo, mar azul.

    Por ejemplo, el túnel Seikan que conecta las islas japonesas de Honshu y Hokkaido tiene actualmente el récord del túnel ferroviario submarino más largo y profundo. Japón comenzó a planificarlo después de que un tifón de 1954 hundiera cinco transbordadores en el peligroso estrecho de Tsugaru. matando a 1, 430 personas [fuentes:WGBH].

    Terminado en 1988, el túnel Seikan se extiende 33,5 millas (54 kilómetros) y alcanza una profundidad de 787 pies (240 metros), pero su porción submarina de 14,5 millas (23,3 kilómetros) es eclipsada por la del Túnel del Canal de la Mancha, o Chunnel, entre el Reino Unido y Francia. Terminado en 1994, La porción submarina del Chunnel representa 24 de sus 31 millas totales (38,6 de 50 kilómetros) pero se sumerge solo 246 pies (75 metros) de profundidad [fuentes:ASCE; Chan; Sabio].

    En lo que respecta a los turcos, Ambos túneles están todos mojados en comparación con su Túnel Marmaray de $ 3.3 mil millones finalmente abierto al público en 2013. Sus 8.25 millas (13.2 kilómetros) de pasaje ferroviario, incluido un 4, 600 pies (1, 400 metros) se extienden a lo largo del lecho marino del Bósforo:conectan las mitades asiática y europea de Estambul, convirtiéndolo en el primer túnel ferroviario que conecta dos continentes [fuentes:Sweeney; Sabio].

    ¿Qué tiene de bueno un túnel submarino de menos de una milla en comparación con los túneles Seikan y Channel de varios kilómetros? Es una diferencia de enfoque:mientras que sus predecesores, respectivamente, explotaron y aburrieron pasajes a través de roca sólida, se montó el túnel de Marmaray, pieza por pieza, en una trinchera a lo largo del fondo del Bósforo, lo que lo hace el más largo y profundo túnel de inmersión jamás construido. Los ingenieros eligieron esta solución, que emplea secciones preensambladas conectadas por gruesos, flexible, placas de acero reforzadas con caucho, para lidiar mejor con la actividad sísmica regional [fuentes:JR-Hokkaido; Sweeney; Sabio].

    Por un tiempo, Los artefactos culturales e históricos encontrados en toda la ciudad vieja de Estambul retrasaron el progreso en la excavación del Túnel de Marmaray, por lo que el túnel Øresund de 3,6 kilómetros (2,2 millas) que conecta Suecia y Dinamarca siguió siendo el túnel de tubo sumergido más grande jamás construido. Los contratistas lo construyeron a partir de 20 elementos que miden 577 pies (176 metros) cada uno, cada uno ensamblado a partir de ocho más pequeños, Secciones de 22 metros (72 pies) [fuentes:Landler; Proyecto Marmaray; PERI GmbH; Sweeney].

    Entre túneles sumergidos como Marmaray y Øresund, y túneles aburridos como el Chunnel, casi hemos cubierto el paseo marítimo. Pero profundicemos un poco más en cada uno y examinemos otro método de tunelización utilizado desde principios del siglo XIX.

    ¿Llamas a eso un túnel?

    Un túnel es técnicamente un pasaje excavado completamente bajo tierra. Muchos de los tubos subterráneos que consideramos túneles - subterráneos, tuberías de agua y alcantarillado:técnicamente conductos porque implican eliminar temporalmente los materiales superpuestos. Los túneles son peligrosos tedioso y caro de construir, así que cuando se trata de suciedad suelta y proyectos relativamente poco profundos, Los ingenieros a menudo eligen este método más económico y eficaz. cortar y cubrir aproximación [fuentes:Lane; Hewitt].

    Gusanos de barco de tamaño inusual

    Los escudos pueden ser extraordinariamente útiles para excavar bajo el agua. © 2006 HowStuffWorks

    El método más antiguo para hacer túneles bajo el agua sin desviar las aguas de arriba se conoce como escudo de túnel , y los ingenieros todavía lo usan hoy.

    Los escudos resuelven un problema común pero molesto, a saber, cómo cavar un largo túnel a través de tierra blanda, especialmente bajo el agua, sin que su borde de ataque colapse [fuentes:Assignment Discovery; Enciclopedia Británica; Browne; Hewitt].

    Para tener una idea de cómo funciona un escudo, imagine una lata de café sin tapa con un fondo afilado que tiene varios agujeros grandes. Ahora, agarrando el extremo abierto, empuja la lata, abajo primero, en un poco de tierra blanda y observe cómo la tierra se aprieta a través de las aberturas. En la escala de un escudo real, varios humanos (apodados "muckers" y "sandhogs") se paraban dentro de compartimentos dentro de la "lata" y retiraban la arcilla o arena a medida que avanzaba el escudo. Los gatos hidráulicos moverían gradualmente el escudo hacia adelante, mientras que los equipos detrás de él instalaron anillos de soporte de metal, luego los revistió con concreto o mampostería [fuentes:Assignment Discovery]; Enciclopedia Británica; Browne].

    Para contener la filtración de agua de las paredes del túnel, el frente del túnel o del escudo a veces se presuriza con aire comprimido. Trabajadores que solo puede soportar breves períodos en tales condiciones, debe pasar por una o más esclusas de aire y tomar precauciones contra enfermedades relacionadas con la presión [fuentes:Hewitt; Autoridad Portuaria].

    Los escudos todavía se usan, especialmente al instalar conductos de servicios públicos o tuberías de agua y alcantarillado. Aunque requiere mucha mano de obra, cuestan solo una fracción de lo que cuestan sus gigantescos primos, los tuneladoras (tuneladoras) [fuentes:Assignment Discovery; Enciclopedia Británica; WGBH].

    Una tuneladora es un motor de destrucción de varios pisos capaz de masticar roca sólida. En su frente gira un cabezal de corte , una rueda gigante que se eriza con discos rompe rocas e incorpora un sistema de palas para levantar la roca golpeada y dejarla caer sobre una cinta transportadora de salida. Detrás del cabezal de corte se balancea un erector , un conjunto giratorio que construye el revestimiento del túnel a raíz de la tuneladora. En algunos grandes proyectos, como el Chunnel, Las tuneladoras separadas comenzarán en extremos opuestos y perforarán hacia un punto central, utilizando métodos de topografía sofisticados para mantenerlos en curso [fuentes:Assignment Discovery; Coleman et al .; WGBH].

    La perforación a través de roca sólida crea un túnel en gran parte autoportante, y tuneladoras avanzan rápida e implacablemente (algunas máquinas Chunnel pueden perforar 250 pies, o 76 metros, por día). A la baja, Las tuneladoras se estropean con más frecuencia que un Jaguar usado y se manejan mal con las roca cortada o muy articulada, por lo que no son tan rápidos como parece que son [fuentes:WGBH; WGBH].

    Afortunadamente, Las tuneladoras y los escudos no son el único juego en la ciudad.

    El avance de Brunel

    El escudo de túnel fue inventado por el ingeniero Marc Isambard Brunel, quien se inspiró al ver a un gusano de barco (un bivalvo marino) clavar sus placas de concha a través de la madera y expulsar aserrín a su paso. Usando su dispositivo, Cavó con éxito un túnel bajo el río Támesis de Londres desde 1825 hasta 1843, soportando dos grandes inundaciones y un cierre de siete años cuando el flujo de caja del proyecto se agotó. Brunel y su hijo pasaban casi todas las horas de vigilia en el túnel, a menudo se ve obligado a trabajar desde un barco. Según los informes, la tensión lo llevó a la muerte unos años más tarde [fuentes:Assignment Discovery; Enciclopedia Británica; Browne; Hewitt].

    Dejándolo hundirse

    Construir un soporte de acero y mampostería mientras se excava simultáneamente a través de tierra blanda o roca sólida no es un picnic, pero tratar de contener un mar bajo el agua es algo que ni siquiera Moisés habría intentado. Afortunadamente, gracias al ingeniero estadounidense W.J. Wilgus y su invento, los hundido- o tubo sumergido túnel ( ITT ), no tenemos que [fuente:Lane].

    Los ITT no se aburren en la roca o el suelo; se ensamblan in situ a partir del tamaño de un campo de fútbol, piezas prefabricadas. Wilgus fue pionero en la técnica cuando construyó el túnel del ferrocarril del río Detroit (1906-10) que conecta Detroit, Mich., a Windsor, Ont., y han sido la técnica de referencia para túneles de vehículos desde entonces. En efecto, más de 100 de estos túneles se construyeron solo en el siglo XX [fuentes:Lane; Ingeniería extrema; Proyecto Marmaray].

    Para hacer cada segmento de túnel, los trabajadores reúnen 30, 000 toneladas de acero y hormigón, suficiente para un edificio de apartamentos de 10 pisos, en un molde masivo, luego deje que el concreto se cure durante casi un mes. Los moldes contienen el piso del túnel, paredes y techo, e inicialmente están taponados en los extremos para mantenerlos estancos mientras se transportan mar adentro. Pontones de inmersión , barcos grandes que se asemejan a un cruce entre una grúa pórtico y un bote pontón, hacer el acarreo [fuentes:Lane; Ingeniería extrema; Proyecto Marmaray].

    Una vez sobre la trinchera marina excavada previamente, cada sección del túnel está lo suficientemente inundada como para permitir que se hunda. Una grúa baja lentamente la sección a su posición mientras los buzos la guían con precisión a sus coordenadas GPS. A medida que cada nueva sección se conecta a su predecesora, una enorme pieza de goma en su extremo se aprieta y se distiende para establecer un sello. Luego, los equipos quitan los sellos de los mamparos y bombean el agua restante. Una vez que se construye todo el túnel, está enterrado bajo un relleno y posiblemente cubierto con una armadura de roca [fuentes:Lane; Ingeniería extrema; Proyecto Marmaray].

    La construcción de tubo sumergido puede profundizar más que otros enfoques porque la técnica no requiere aire comprimido para mantener el agua a raya. Por tanto, las tripulaciones pueden trabajar más tiempo en ellas y en condiciones más tolerables. Es más, un ITT puede tomar cualquier forma, a diferencia de un túnel aburrido, que sigue la forma de su escudo o TBM. Sin embargo, porque los ITT solo constituyen el lecho marino o la parte del lecho del río de un sistema de túneles, requieren otros métodos de construcción de túneles para perforar sus entradas y salidas terrestres [fuentes:Lane; Proyecto Marmaray; WGBH]. En túneles submarinos, como en la vida, se necesita de todo tipo.

    Un túnel transatlántico:¿Yippee o Yikes?

    Si intentáramos el túnel transatlántico soñado durante tanto tiempo, un tubo de inmersión flotante, atado a una profundidad ideal de 150 pies (45,7 metros) mediante cables de tensión ajustable, sería el enfoque probable. Por supuesto, tal empresa requeriría aproximadamente 54, 000 secciones del tamaño de un campo de fútbol, utilizando el equivalente a la producción mundial de acero de un año y 225 fábricas de concreto funcionando a capacidad las 24 horas del día durante 20 años. Eso es antes de llegar a los billones de dólares miles de trabajadores, y numerosos robots y submarinos que se necesitarían para construir en condiciones peligrosas de mar abierto, por no hablar de los problemas de seguridad planteados por el tráfico marítimo y los eventos sísmicos [fuentes:Extreme Engineering; Ingeniería extrema; Harrison].

    Mucha más información

    Nota del autor:¿Cómo se construye un túnel submarino?

    Al escribir este artículo, Solo pude tocar los conceptos básicos de la construcción de túneles submarinos, lo cual es una injusticia comparable a equiparar la desactivación de una bomba con la programación de un DVR. En realidad, los peligros involucrados y la precisión requerida en la construcción de un túnel submarino son simplemente asombrosos. Excavar y construir estas maravillas modernas requiere nada menos que una vigilancia constante, aguda adaptabilidad y pequeños ajustes a las condiciones cambiantes, por no hablar del cuidado que deben ejercer los trabajadores y buceadores.

    Es algo en lo que vale la pena pensar la próxima vez que se encuentre atravesando un túnel submarino. Quizás te distraiga de los millones de toneladas de tierra o agua presionando hacia abajo o, si estás en el túnel Seikan de Japón, por el sonido del agua tintineando a través de las paredes para ser drenada por las bombas a 20 toneladas por minuto.

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    Fuentes

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    © Ciencia https://es.scienceaq.com