Las obras subterráneas, soluciones de movilidad en grandes entornos urbanos: planificación y ejecución

En la actualidad, se pone de manifiesto en las grandes urbes y áreas metropolitanas, una gran necesidad de retirar del exterior actividades molestas y desagradables para lograr mejores condiciones de vida, surgiendo de esta manera la obligación de pasar al espacio subterráneo.
Los túneles facilitan sistemas de transporte rápidos, discretos y seguros para el medio ambiente. En particular, lo

Foto 1: Representación del túnel de tres niveles bajo el Estrecho del Bósforo (Estambul). Fuente: Yenisafak (2015); Tunneltalk (2015).

s túneles urbanos para tráfico rodado eliminan vehículos de las calles, ruido ambiental, contaminación del aire, etc. Por su parte, el soterramiento de ferrocarriles en las grandes urbes, además, elimina barreras divisorias y mejora las condiciones de vida de los ciudadanos que habitan cerca de las líneas férreas. En ambos casos, los espacios liberados se pueden devolver al ciudadano y usar para otras finalidades.
El espacio subterráneo, cada vez más, debe formar parte integral del urbanismo, de los procesos de planificación territorial y del uso habitual del suelo. Grandes áreas metropolitanas así lo están demostrando.
Para mejorar las condiciones de vida en superficie y hacer nuestras metrópolis más habitables, la solución obligada

Foto 2: Sección tipo del túnel de tres niveles bajo el Estrecho del Bósforo seleccionada en la que el ferrocarril se ubicará definitivamente en el nivel inferior. Fuente: TDM (2017).

es dirigirse al subsuelo para soterrar las instalaciones e infraestructuras que no son imprescindibles en superficie y, de esta forma, recuperar el espacio urbano mejorando también la movilidad de los habitantes.
Es en esta dirección

que va la planificación de obras subterráneas, con la mirada puesta en mejorar las conexiones entre polos demanda/oferta a lo largo de ejes existentes o, incluso, la utilización de las obras subterráneas para dirigir el desarrollo urbano de manera planificada y controlada.
En esencia, se trata de construir estructuras de transporte, tanto ferroviario como vial, básicamente túneles, que satisfagan los requerimientos de seguridad y eficiencia necesarios, para poder descongestionar las áreas urbanas permitiendo un desarrollo orientado a una mejor calidad de vida de sus habitantes.

 

SOLUCIONES DE TÚNEL ADOPTABLES

En la actualidad, las soluciones que se pueden adoptar para la construcción de un túnel de transporte son múltiples. La solución será una u otra en función del tipo de transporte (carretero, ferroviario o incluso mixto carretero + ferrocarril) que se desee soterrar y del método de ejecución elegido (excavación convencional o con máquina tunelera TBM). Para el transporte ferroviario, por ejemplo, podemos tener túneles excavados en convencional para albergar una o dos vías; túneles gemelos de vía única excavados en convencional o con TBM; túneles de gran sección para trenes de alta velocidad; túneles de pequeña sección para transportes colectivos urbanos como metros o trenes ligeros; túneles de gran diámetro y doble nivel o incluso con tres niveles como el futuro túnel bajo el Bósforo en la ciu

Fotoso 3 y 4: Túnel carretero de Caltanissetta (Sicilia). Sección circular excavada con tunelera de 15,08m de diámetro. Puede apreciarse el volumen que quedará bajo la futura calzada (aproximadamente el ocupado por los camiones de la foto). Fuente: imagen (3) propia, 2014; imagen (4) Seguonews (2015).

dad de Estambul, actualmente en fase de diseño.
Se trata éste del primer túnel de tres niveles en el mundo y tercer túnel bajo el Bósforo. El primero, “Marmaray”, entró en servicio en octubre de 2013. Un segundo túnel, de doble nivel y carretero, el “Eurasia Túnel” fue inaugurado en diciembre de 2016. El nuevo túnel del Bósforo (aún sin nombre oficial) tiene un diámetro de 16,8 m y se construirá a unos 110 m de profundidad bajo el mar, con una columna de agua de 60-65 m. El túnel constará de dos niveles (uno por sentido de circulación) de dos carriles para vehículos; un tercer nivel se destinará a transporte ferroviario de pasajeros. El tramo con tres niveles será de unos 6,5 km (Ver foto 1). Está previsto que la entrada en servicio del túnel reduzca a 14 minutos el tiempo de viaje entre el lado Europeo y el lado de Anatolia.
En cuanto a los túneles carreteros, éstos pueden ser de tubos gemelos, de gran sección (unidireccionales o bidireccionales); de dos niveles de calzada, etc.
Adicionalmente, se tendrían todas las combinaciones resultantes de una ejecución del túnel a cielo abierto o en “cut & cover”, según la acepción inglesa comúnmente utilizada (Ver foto 2).
La solución con tunelera,

Foto 4.

si bien, en muchos casos puede tener grandes ventajas frente a los métodos tradicionales de excavación en mina, conlleva la excavación de secciones mayores, en las que puede haber gran cantidad de espacio perdido en la zona de solera. Las imágenes siguientes permiten apreciar esta circunstancia para una sección de tipo carretera (Ver fotos 3 y 4).
La doble función o uso mixto (ferrocarril, galería de servicios, de emergencia) que desde hace unos años se ha empezado a introducir en algunos túneles de gran diámetro, permite aprovechar mejor la sección de excavación, haciendo uso del volumen que queda por debajo de la calzada (Ver fotos 6 y 7).

PRINCIPALES MÉTODOS DE EJECUCIÓN DE LAS OBRAS SUBTERRÁNEAS

Entre los principales métodos de ejecución de grandes obras subterráneas se encuentran el “cut and cover”, la excavación clásica en mina o galería y la excavación integral con máquina tuneladora.
La excavación a cielo abierto se caracteriza, en general, por un menor costo de ejecución y una gran rapidez de construcción en el caso de tener libre acceso en superficie y poder utilizar un gran número de equipos simultáneamente, además

Foto 5: Sección de túnel carretero excavado en convencional (Túnel de la variante de Vallirana en la carretera N-340, en Barcelona). Túnel de dos tubos, uno para cada sentido de circulación, de 1,4 km de longitud cada uno. La sección tipo adoptada en los túneles es, para cada uno, de una calzada de dos carriles de 3,50 m, arcén derecho de 1,00 m, arcén izquierdo de 0,50m y dos aceras de 0,75m de ancho a cada lado. Fuente: propia (2016).

de ser una técnica aplicable en cualquier tipo de geología. Como principales desventajas, se podrían mencionar: la necesidad de largas y costosas relocalizaciones de servicios afectados durante la construcción y la importante afectación que se puede producir al tráfico y uso diario de la superficie. Por otra parte, sólo se puede aplicar en ausencia de edificios, es decir, bajo calles, avenidas y plazas (Ver foto 8).
La excavación clásica o convencional, en mina, por su parte, presenta las ventajas de ser un método relativamente económico y rápido si se puede disponer de diferentes frentes de excavación abiertos al mismo tiempo. Además, se caracteriza por una total libertad para definir la sección de excavación más conveniente en cada caso y por una flexibilidad en la selección del tipo y/o equipo de excavación. En su contra, presenta que sólo debe usarse en geologías favorables (roca y suelos competentes), además de poder ir acompañado, en caso de ser necesarios, de importantes inversiones en tratamientos de terreno.
Otros problemas típicos son: vibraciones, asientos en caso de suelos o la seguridad del personal.
El último método, formado por la excavación con tunelera, se caracteriza por un muy buen control de la estabilidad del frente de excavación y un buen control de los asientos inducidos. Además, permite la excavación, minimizando riesgos, por debajo de estructuras sensibles a asientos y/o vibraciones. También puede aplicarse en caso de altas presiones de agua en el terreno y en presencia de terrenos inestables. Otras ventajas son la seguridad del personal involucrado en la construcción del túnel o la elevada velocidad de ejecución, dada la alta mecanización del ciclo de excavación-sostenimiento.
Como aspectos negativos se deben destacar la elevada inversión inicial requerida, que no se hace justificable en tramos de corta longitud o el hecho de que sólo permita excavación con sección transversal circular (aunque hay algunas excepciones a la sección circular

Foto 6: Túnel Silberwald (Moscú, 2007). Doble túnel mixto de 14,20m de diámetro y 1,5 km de longitud cada tubo. Nivel superior destinado a tres carriles de vehículos y el nivel inferior reservado para futura línea de metro. Construido con una máquina tipo “Mixshield slurry” previamente usada en el 4º túnel del Elbe (Alemania) y en el túnel de Lefortovo (Rusia). Una galería de 6,2m de diámetro discurre paralela entre ambos tubos. Fuentes: Herrenknecht AG y otras.

en distintos lugares del mundo), los largos plazos de instalación de las infraestructuras de lanzamiento y explotación. Otras desventajas habituales son: poca flexibilidad para adaptarse a condiciones de terreno muy diferentes existentes a lo largo del trazado (sobre esto también se va avanzando en los diseños de nuevas máquinas).
Ahora bien, es bastante frecuente, que en los proyectos de obras lineales se llegue a utilizar una combinación de estos métodos para adaptarse a las diversas condiciones que pueden darse a lo largo de la traza.

LA ESTRUCTURA SUBTERRÁNEA COMO MEJOR SOLUCIÓN DE MOVILIDAD

A largo plazo, la inversión en estructuras subterráneas para la movilidad se ha revelado como la mejor opción, aunque inicialmente sea más cara. En particular, obras viales construidas en el pasado mediante infraestructuras a rasante o elevadas, son ahora reemplazadas por obras subterráneas que permiten recuperar la superficie para un mejor aprovechamiento. En párrafos sucesivos se describen algunos ejemplos recientes de ello. Pero también se trata de un concepto urbanístico t

Foto 7: Túnel de Wu Han, provincia de Hubei (China, 2015), para cruzar bajo el Río Yangtze. Túnel mixto gemelo de 15,70m de diámetro exterior y 2,6 km de longitud con tres carriles para vehículos en el nivel superior y vía para el metro de Wuhan L7 en el nivel inferior. Fuentes: Tunnelling journal, Febrero 2010 y Tunneltalk, Mayo 2014.

otalmente válido en la actualidad; infraestructuras ferroviarias de transporte urbano masivo concebidas y en construcción como mixtas (subterránea, en superficie y/o aérea) a largo plazo podrán resultar barreras urbanas.
Obviamente, preverlo no es sencillo y se necesitan estudios detallados justificativos, dada la gran diferencia de inversión que puede suponer una solución respecto a otra.

ALGUNOS EJEMPLOS RECIENTES

Ejemplos recientes de grandes operaciones de transformación urbana ligadas a soterramiento de importantes viales podemos encontrarlos en las ciudades de Barcelona y Madrid.
En Barcelona está en ejecución el soterramiento de la Plaza de las Glorias, un distribuidor elevado que se construyó entre 1990 y 1992, en el que confluyen tres de los ejes viarios más importantes de la ciudad: la avenida Diagonal, la Gran Vía de las Cortes Catalanas y la Avenida Meridiana. La Plaza de las Glorias ya fue concebida por el ingeniero y urbanista

Foto 8: Vista de los trabajos en “cut & cover” en la ampliación del Metro de Estambul (2008). Fuente: propia.

Ildefonso Cerdá, dentro de su famoso planeamiento urbanístico (conocido como Plan Cerdá) como uno de los grandes centros de Barcelona (Ver Foto 9).
La construcción en los ´90 de los viaductos del distribuidor elevado, que alberga un parque en el espacio interior, significó

mejorar la red viaria en el momento (Ver Fotos 10 y 11).
Actualmente, la plaza se encuentra en pleno proceso de transformación. El proyecto implica el soterramiento de la Gran Vía, que cruza la plaza, así como el soterramiento de la avenida Diagonal y la transformación del espacio superficial ocupado por el anillo viario en un gran pulmón verde, rodeado de equipamientos educati

Foto 9: Ortofoto de la Plaza de las Glorias Catalanas antes del inicio de su demolición (2013). Fuente: Ayuntamiento de Barcelona.

vos y culturales (como el Museo del Diseño de Barcelona) y conectado con la ciudad por transporte público. La urbanización de la nueva plaza incorporará un gran intercambiador de transporte público, entre las redes de metro y tranvía. El tránsito motorizado actu

al se confina al espacio subterráneo.
Un segundo ejemplo, podemos encontrarlo en el proyecto Madrid Calle 30 o soterramiento de la autopista M-30 en Madrid. Se trata ésta de una de las mayores obras de ingeniería y trasformación urbana llevada a cabo en Europa recientemente.
La M-30 es una

Foto 10: Vista aérea del distribuidor elevado de la Plaza de las Glorias (Barcelona) después de la reforma de los años ´90. Fuente: Google.

gran vía urbana, hasta su soterramiento autopista, que circunda la capital española. Tiene una longitud de 32,5 km y es la vía más transitada del país con una intensidad de circulación media de 304.400 vehículos diarios. La zona sur de la misma tiene un tráfico diario de 260.000 vehículos entre ambos sentidos de circulación (cuatro carriles para cada sentido).
La construcción del “by-pass sur” ha supuesto una reducción del tráfico en superficie de 80.000 vehículos/día, acortando el recorrido en 1,5 km, incrementando la seguridad y reduciendo la contaminación. Su construcción ha supuesto que los vehículos recorran 120.000 km menos al día, y el trazado en superficie se ha recuperado para trayectos propios de la zona, implantando un nuevo sistema de movilidad, lo que ha permitido potenciar la integración urbana y recuperar para el ciudadano espacios de gran valor arquitectónico y medioambiental (Ver fotos 12 y 13).
La circunvalación se

Foto 11: Vista aérea de las obras de soterramiento de la Plaza de las Glorias (2017). Fuente: Google.

ha llevado a cabo mediante la construcción de dos túneles gemelos unidireccionales prácticamente paralelos de 4,2 km de longitud. Los túneles, de gran diámetro, fueron construidos con dos tuneleras de 15,2 metros de diámetro y longitud de 107 metros, lo que las convertía en su momento, en las más grandes del mundo. Hoy, ese diámetro ha sido ampliamente superado por otros proyectos (Ver fotos 14 y 15).
Otro gran ejemplo de soterramiento reciente de estructuras existentes es el del Alaskan Way Viaduct en Seattle (Estados Unidos), una de las mayores arterias que cruzan la ciudad norte/sur.
El Alaskan Viaduct era una sección elevada de dos niveles de la carretera estatal SR-99, construida en la década de los ´50 del siglo pasado y que constituía un elemento fijo de la línea de costa de Seattle (Ver foto 16).
Debido a la edad del viaducto, su desgaste por el uso diario y su vulnerabilidad a los terremotos (en especial tras el último sufrido en el 2001), considerando que no podría soportar un nuevo sismo, su sustitución se estableció como fundamental para la seguridad pública.
La sección ce

Foto 12: Traza de los túneles del By-pass Sur de la M-30. Fuente: FCC.

ntral del viaducto, se ha reemplazado por un túnel de 2,7 km de longitud perforado bajo el centro de Seattle. El túnel, perforado con una tuneladora de 17,2 metros de diámetro, discurre a una profundidad de unos 60 metros para evitar el bosque de pilotes, cables y tuberías pertenecientes a los más de 160 edificios situados próximos o sobre su traza (Ver foto 17).
La sección más meridional del túnel se sitúa cerca del puerto y la zona de los estadios de la ciudad. El soterramiento del viaducto ha permitido recuperar para la ciudad el frente marítimo. En la operación urbanística, el malecón del paseo marítimo, que también se consideraba en estado inadecuado, sería reconstruido y fortalecido. La zona acoge varios tinglados y almacenes históricos que ahora son atracciones turísticas importantes, el acuario de Seattle, el muelle de un transbordador, alojamientos hoteleros y una terminal de cruceros.

Foto 13: Representación de los túneles del By-pass sur de la M-30. Fuente: FCC.

El túnel, alberga dos niveles en los que se disponen los dos sentidos del tráfico, cada uno de ellos con dos carriles de circulación. Además, se han dispuesto galerías para ventilación, evacuación peatonal, equipos de extinción, etc. Está previsto su inauguración al tráfico a principios de 2019 (Ver foto 18).

CONCLUSIONES

Foto 14: Tuneladora “Tizona” (15,2 m de diámetro) usada en el soterramiento de la M-30. Fuente: FCC.

Los sistemas de transporte conectan unas áreas con otras, atendiendo, en condiciones adecuadas de tiempo y coste, sus necesidades de movilidad. La eficiencia de las regiones, entendidas como sistemas productivos, y la

Foto 15: Interior Túnel M30. Fuente: Promomadrid.

calidad de vida de sus habitantes dependen del transporte. El transporte es, cada vez más, uno de los elementos clave en las grandes aglomeraciones urbanas.
Ahora bien, para hacer nuestras metrópolis más habitables y mejorar las condiciones de vida en superficie sin que el transporte pierda su contribución a la eficiencia de una región, la solución obligada es dirigirse al subsuelo y soterrar instalaciones e infraestructuras que no son imprescindibles en superficie, recuperando así el espacio urbano sin perder la movilidad de los habitantes. Grandes urbes alrededor del mundo ya s

Foto 18: Representación de la sección trasversal del túnel de la SR-99 de Seattle. Fuente: Washington State Dept of Transportation (WSDOT).

e han embarcado en este proceso, Buenos Aires, entre ellas, con el proyecto de soterramiento de la línea férrea

Foto 17: Vista de la tuneladora Bertha (17,2 m diámetro) durante los trabajos finales de su montaje para recepción en la factoría japonesa de Hitachi Zosen (Diciembre 2012). Fuente: Washington State Dept of Transportation (WSDOT).
Foto 16: Vista aérea del viaducto de la SR-99 en las inmediaciones del puerto de Seattle. Fuente: WSDOT.

del Sarmiento que ha sido objeto de publicaciones anteriores de esta revista.