Túnel

Túnel de ferrocarril a Sant Pol de Mar (Maresme)

Un túnel és una galeria subterrània realitzada artificialment amb la finalitat de donar pas a una via de comunicacions o de transport de fluids, materials o formes d'energia, a través d'una muntanya o d'un turó, per sota d'un riu o fins i tot per sota d'un estret, d'una badia o de qualsevol braç de mar. El concepte de túnel es referix també als passos de vies urbanes o del ferrocarril (metro) o de canals de navegació per sota d'una zona urbana: dels edificis i carrers o també per sota d'una carretera, via ferroviària o qualsevol infraestructura. Actualment, són dissenyats i projectats per enginyers civils.

En la construcció d'infraestructures, els túnels, com els ponts, permeten salvar els obstacles naturals que hi ha en el traçat de la infraestructura. En termes planers els ponts salven els obstacles passant per sobre i els túnels els salven passant per sota. En tot cas, mentre que els ponts foren emprats ja en les vies que creuaven l'Imperi Romà, la construcció de túnels per a les vies de comunicació (excloent el transport per canals) no comença fins al segle xix, amb les primeres construccions ferroviàries dels Estats Units d'Amèrica i d'Anglaterra.

Història

L'origen dels túnels i de les tècniques de construcció corresponents s'ha de cercar en la mineria, activitat de la qual hi ha proves notables ja en el neolític, com les Coves de can Tintorer a Gavà (Baix Llobregat). A l'antiguitat, a Assíria, Fenícia i Israel hi ha alguns exemples de túnels que permetien les comunicacions i afavorien la defensa d'una ciutat assetjada. El Túnel dels Asmodeus, sota la Mesquita de la Roca de Jerusalem en seria un exemple. Els romans ja havien construït nombrosos túnels de petites dimensions associats a la mineria, i al transport d'aigua (els canals tenen un pendent molt reduït i de seguida requereixen túnels i aqüeductes). Un exemple és el túnel construït sota el turó o colina de Posilip per portar a Roma l'Aqua Claudia, que fou usat durant vint segles. Més endavant, l'ús de la pólvora, permeté l'excavació de seccions més importants. Durant els segles XVI, XVII i XVIII es feren molts túnels sobretot per a permetre el transport de béns en canals. En general es tracta de túnels de secció rectangular de més de 50 m². Amb l'aparició del ferrocarril, i donat que aquest necessita pendents també molt estrictes, van començar a excavar-se túnels per a aquest nou mitjà de transport al segle xix. El primer túnel de ferrocarril la península Ibèrica va ser el de Montgat el 1848 obert pel traçat de la via de ferrocarril de Barcelona a Mataró. Durant el segle xx, es continuen obrint nous túnels per a ferrocarrils, canals (ara ja més lligats a la producció d'energia elèctrica) i finalment per a carreteres.

Tècniques de construcció

Màquina tuneladora a Yucca Mountain (Estats Units d'Amèrica)

Túnels excavats

Dins d'una primera família, els mètodes tradicionals, hi ha els esquemes d'excavació de túnels amb tècniques poc mecanitzades. En terrenys difícils, l'estabilitat del front d'excavació depèn en gran manera de l'àrea d'aquest. Així, a mesura que els túnels van necessitar seccions més grans, van aparèixer els ara anomenats mètodes tradicionals. Tots ells, consisteixen a excavar el túnel mitjançant galeries independents (unes més avançades que d'altres) i eixamplaments d'aquestes que formen en el seu conjunt l'àrea total d'excavació. Cada galeria i eixamplament s'apuntala convenientment per sostenir el terreny provisionalment, de manera que el sosteniment arriba en tot moment fins al front de l'excavació i aquest és sempre estable perquè la seva secció rarament supera els 5 m². A més, l'apuntalament gairebé instantani de totes les galeries limita de forma satisfactòria les subsidències i assentaments en superfície i redueix considerablement la magnitud dels accidents. L'ordre d'excavació d'aquestes galeries variava, en un principi, de país a país, i així, encara es coneix cada esquema amb el nom del país que el defensava.

• Mètode anglès: En desús.
• Mètode alemany: encara s'usa en l'excavació manual d'estacions de metro.
• Mètode austríac: encara s'usa en l'excavació manual d'algunes estacions de metro.
• Mètode belga: apte per l'excavació manual de túnels de poca secció.
• Mètode de Sant Gotthard: conegut així per usar-se en l'homònim túnel dels Alps, que ha deixat d'usar-se en l'actualitat.

Existeixen una sèrie de mètodes, més mecanitzats, on s'excava amb grans fronts d'excavació. Sovint però, en lloc d'excavar a secció completa, s'avança primerament la secció superior (la calota) per després excavar més fàcilment la part inferior (la destroça):

• Nou mètode austríac (N.M.A. o N.A.T.M.): s'avança (normalment amb voladures o fresadora) amb un front ampli sense sostenir i no s'intenta minimitzar la tendència natural del terreny de tancar-se: únicament, es tracta de col·locar només el sosteniment mínim necessari per evitar el col·lapse del túnel, estalviant així bona part dels sosteniments usats en altres mètodes. Es tracta d'una tècnica que funciona prou bé en roques i sòls durs sobre el nivell freàtic, però el seu ús és objecte de polèmica, ja que s'han registrat diversos col·lapses (com el del Carmel).
• Pretall mecànic: s'excava mecànicament (amb una espècie de serra gegant) la futura clau del túnel, per després injectar-la de formigó i poder excavar a sota. És un mètode que sol anar bé en sòls consistents o roques toves, sobre el nivell freàtic.

Les tuneladores són màquines o estructures que sostenen el front d'excavació permetent avançar a secció completa. Principalment, n'hi ha de dues classes:

• Els talps són tuneladores dissenyades per excavar roques dures o mitjanes, sense masses necessitats de sosteniment.
• Els escuts són tuneladores dissenyades per excavar roques toves o sòls, terrenys que necessiten sistemàticament la col·locació d'un sosteniment. N'hi ha que són simples estructures que sostenen el terreny, i n'hi ha que excaven amb el seu cap giratori mentre que col·loquen el sosteniment definitiu en l'interior de l'estructura que fa d'escut.

Els túnels superficials poden excavar-se també des de l'exterior. Principalment, hi ha dos procediments:

• Excavació en trinxera: es tracta d'excavar des de l'exterior deixant els pendents necessaris perquè l'excavació sigui estable. Seguidament s'hi col·loca l'estructura que suportarà posteriorment les terres i seguidament es rebleix la cavitat recuperant la rasant prèvia a l'excavació.
• Excavació entre pantalles. Per poder excavar amb paraments verticals, primerament s'executen pantalles, que esdevindran els murs laterals del túnel. Seguidament s'excava entre pantalles fins a la cota desitjada, s'executa la solera i la volta del túnel. Després, es rebleix de terres fins a la rasant desitjada.

Túnels submergits

Els túnels submergits se solen construir mitjançant la unió de segments ja fabricats a l'exterior, que es fondegen i assemblen en l'interior de l'aigua.

Túnels singulars

• El túnel d'Eupalinos, a l'illa de Samos (Grècia), és un dels túnels més antics que es conserven, construït l'any 520 aC. Té una longitud de 1.030 metres i es pot visitar.
• El túnel del Tàmesi, construït per Marc Isambard Brunel i el seu fill Isambard Kingdom Brunel i obert el 1843, va ser el primer túnel sota l'aigua, i podria ser considerat com el primer túnel excavat amb escut. Tot i que en principi va ser només per a vianants, ara forma part del metro de Londres.
• El túnel Mina de Montclar, inaugurat el 1861 per permetre el pas de les aigües del Canal d'Urgell, va ser el túnel més llarg d'Europa durant gairebé un segle amb una longitud de 4917 metres.
• El túnel de Viella inaugurat el 1948, amb una longitud de 5240 metres, va ser el túnel de carretera més llarg del món fins a l'any 1964, en què s'inaugurà el Gran San Bernat a Suïssa.
• El túnel de Seikan, al Japó, és el túnel no hidràulic més llarg del món, amb 53,9 km, alguns dels quals sota el mar.
• El túnel del Canal de la Mànega, o Eurotúnel, és el segon túnel no hidràulic més llarg, amb 50 km, la major part sota l'aigua.
• El túnel base de Sant Gotthard (Suïssa), encara en construcció, serà un nou túnel ferroviari amb un rècord de longitud de 57 km.
• El túnel de Lærdal, a Noruega, és el túnel de carretera més llarg del món, amb 24,5 km.
• El túnel de Sant Gotthard, a Suïssa, obert el 1980, amb 14,9 km, i el túnel del Mont Blanc són els túnels transalpins més importants.
• El túnel Lincoln, entre Nova Jersey i Nova York, és un dels túnels de més trànsit de vehicles del món.
• El Túnel de Lefortovo, a Moscou és el túnel urbà més llarg d'Europa.

Referències

Viccionari