Túnel

Archiu:SMP May 2008-9a.jpg

Túnel

Un túnel és una obra subterrànea de caràcter llineal que comunica dos punts per al transport de persones o materials. Normalment és artificial.

Un túnel, o pont de baixar, pot servir per a peatons o ciclistes, encara que generalment servix per a donar pas al tràfic, para vehículs de motor, para ferrocarril o per a un canal. Alguns són aqüeductes, construïts per al transport d'aigua (per a consum, para aprofitament hidroelèctric o per al sanejament). També hi ha túnels dissenyats per a servicis de comunicacions. Inclús existixen túnels per al pas de certes espècies d'animals. Alguns conecten zones en conflicte o tenen caràcter estratègic, ya que servixen com a refugi com la montanya Cheyenne.

En les grans ciutats el transport es realisa per mig d'una ret de túnels a on es mou el metro. La possibilitat de soterrar aforra espai i impedix el creuament al mateix nivell del tren en els peatons o els vehículs.

Història

L'orige dels túnels i de les tècniques de construcció corresponents deu buscar-se en la mineria, activitat de la que hi ha proves notables ya en el neolític, com les Cuevas de Ca Tintorer en Gavá (Catalunya, Espanya). En la antiguetat, en Asiria, Fenicia i Israel hi ha alguns eixemples de túnels que permetien les comunicacions i favorien la defensa d'una ciutat sitiada. El Túnel dels Asmodeos, baixe la Mesquita de la Roca de Jerusalem seria un eixemple. Els romans ya havien construït numerosos túnels de menudes dimensions associats a la mineria, i al transport d'aigua (els canals tenen una pendent molt reduïda i en seguida requerixen túnels i aqüeductes). Un eixemple és el túnel construït baix el tossal de Posilip per a dur a Roma el Aqua Claudia, que va ser usat durant vint sigles. Més alvance, l'us de la pólvora, va permetre l'excavació de seccions més importants. Durant els sigles XVI, XVII i XVIII es varen fer molts túnels sobretot per a permetre el transport de bens en canals. Per lo general es tracta de túnels de secció rectangular de més de 50 m². En l'aparició del ferrocarril, i ya que este necessita pendents també molt estrictes, varen començar a excavar-se túnels per a este nou mig de transport en el XIX. El primer túnel de ferrocarril de la península ibèrica va ser el de Montgat en 1848 obert pel traçat de la via de ferrocarril de Barcelona a Mataró. Durant el XX, se seguixen obrint nous túnels per a ferrocarrils, canals (ara ya més lligats a la producció d'energia elèctrica) i finalment per a carreteres.

Investigació geotécnica

És essencial que qualsevol proyecte de túnel comence en una investigació sobre les condicions del terreny. Els resultats de l'investigació nos permetran saber quin és la maquinària i els métodos d'excavació i sosteniment a realisar, i podran reduir els riscs de trobar condicions desconegudes. En els primers estudis, les alliniacions horisontals i verticals seran optimisades per a aprofitar les millors condicions d'aigua i sol. Per a l'orientació en el traç de túnels, en ocasions s'utilisen els giroteodolitos, ya que permeten determinar el nort verdader baix terra.

En alguns casos, els estudis convencionals no nos proporcionen suficient informació, per eixemple, quan existixen grans masses de roca, discontinuidades com fallas o estrats de terreny més bla com argilas o rovines. Per a abordar estos problemes es pot construir un tubo pilot, o una desviació que discórrega paralel al principal. Este tubo pot aplegar a ser més fàcil de sostindre quan es presenten condicions inesperades i podrà ser incorporat en el túnel final. Alternativament també es poden realisar menuts pous horisontals en el front del túnel per a conéixer les condicions en l'excavació.

En el cas dels túnels en roca, donada la variabilitat dels distints factors que intervenen en la mecànica de roques, és freqüent abordar el seu estudi per mig de les anomenades classificacions geomecánicas, entre les que destaca la classificació geomecánica RMR.

Construcció

Els túnels es construïxen excavant en el terreny, manualment o en màquines. Els sistemes habituals d'excavació subterrànea són mijos mecànics, voladures i manual:

• Els mijos mecànics per mig de minador puntual (rozadora), minador a secció completa o TBM o tuneladora (Tunnel Boring Machine) o en maquinària convencional (martell picador, excavadora...)
• Perforació i voladura per mig d'explosius.
• Manual, método derivat de la mineria clàssica del carbó de les conques asturianes, en el que els operaris piquen en martell neumàtic la secció a excavar i una atra partida d'obrers desescombrar manual o semimanualmente.

Fals túnel

El método del fals túnel (en ocasions denominat túnel artificial), també conegut com la tècnica de cavar i cobrir i cort i coberta, (cut and cover en anglés), és un método de construcció per a túnels superficials, a on s'excava des de la superfície la totalitat o part del buit que ocupa el túnel, es construïx dins del buit a cel obert i es cobrix una volta terminat per a formar el túnel. Requerix un sistema de sosteniment fort per a soportar les càrregues del material que cobrix el túnel.

Existixen dos formes de realisar un fals túnel:

• Método 'bottom up': s'excava a cel obert la totalitat del buit ocupat pel túnel i es construïx en l'interior. El túnel pot ser de formigó fabricat in situ, formigó pretensado, arcs pretensados, arcs en acer corrugado i també en rajola, que se solia usar al principi.

• Método 'top down': este método es troba en auge per a la construcció de túnels en l'interior de les ciutats. Requerix poca maquinària especialisada, a penes més de l'utilisada en la construcció convencional de sòtols. En la superfície, des del carrer, s'eixecuten les parets del túnel cavant una sanga que es hormigona per a formar murs pantalla o un renc de pilotes. Quan les parets estan terminades s'eixecuta la llosa superior, que es recolza en les parets, excavant solament el buit que ocupa la llosa i recolzant-la durant la seua construcció contra el terreny. Quan la llosa i les parets estan terminades, pot reconstruir-se la superfície mentres continuen els treballs en l'interior del túnel. La terra de l'interior del túnel no s'extrau fins a esta fase, en la que com els elements portantes del túnel estan ya construïts es pot excavar en retroexcavadoras. Quan s'ha excavat fins al nivell adequat s'eixecuta la contrabóveda, llosa generalment de formigó que fa de sol del túnel. Es poden crear lloses intermiges per a realisar túnels de vàries plantes.

Tuneladora

Artícul principal → Tuneladora.

Les màquines tuneladoras i els sistemes associats de reculada i alvanç fan el procés d'excavació més automatizado. Existix una gran varietat de tuneladoras en funció de les condicions de posada en obra, des de roca densa a sol disgregado i saturat d'aigua. Alguns tipos de tuneladoras són les escuts, talps, dobles escuts... Fins fa poc la major tuneladora jamai construïda es va usar en el "tunnel Groeene Hart" en Holanda, esta tenia un diàmetro de 14,87 metros. En l'actualitat existixen màquines encara majors com els usats en la Autopista de Circumvalació de Madrit M-30 que medixen 15 metros de diàmetro, i els túnels Chong Ming en Shanghái, China. El récort ho ostenta "Bertha", d'uns 19 metros de diàmetro, que actualment es troba detinguda en el seu alvanç en Seattle per problemes tècnics.

Nou método austríac

Artícul principal → Nou método austríac de construcció de túnels.

El nou método austríac (també denominat “alvanç i destrossa”) va ser desenrollat en els anys 1960. L'excavació es realisa en dos fases, primer es realisa l'excavació superior (alvanç) i despuix es retira el terreny que quede davall fins a la cota del túnel (destrossa). El método es basa en usar la tensió geològica del massiç rocós circumdant per a que el túnel s'estabilise a sí mateixa per mig de l'efecte arc. Per a conseguir-ho es basen en mides geotécnicas per a traçar un secció òptima. L'excavació és immediatament protegida en una prima capa de formigó proyectat. Açò crea una anell de descàrrega natural que minimisa la deformació de la roca.

Pel control exhaustiu el método és molt flexible, inclús en condicions geomecánicas desconegudes de consistència de la roca durant el treball de tunelación. Les medicions de les propietats de la roca nos informen de les ferramentes apropiades. En les últimes décades les excavacions majors de 10 km en sol bla s'han convertit en usuals. Un dels casos més coneguts, corresponen a la construcció de la Llínea 4 i l'Extensió de les Llínees 1, 2 i 5 del Metro de Santiago. aixina com algunes seccions de la Llínea 7 del Metro de la Ciutat de Mèxic.

Espente de tubos o estaca de canonada

En anglés cridat Pipe jacking. El método consistix en espentar el tubo per mig de gats hidràulics cap al terreny. S'usa quan existixen estructures per damunt que no es volen danyar com vies de tren o carreteras.

Tecnologia sense sanga

Artícul principal → Trenchless technology.

Les tecnologies sense sanga (de l'anglés Trenchless technology) es basen en una série de métodos que permeten l'instalació o reparació de canonades de menut diàmetro (menors a 3 metros) sense l'excavació d'una sanga. L'objectiu primordial és evitar molèsties als ciutadans i reduir l'impacte al terreny. Com a principal inconvenient està l'elevat cost en ser una tecnologia molt costosa.

Sistemes de seguritat

Algunes solucions es poden trobar en el mercat hui en dia per a reduir els riscs professionals causats per la maquinària del túnel durant la fase de construcció.

Sistemes d'alarma, la comunicació, localisació i control d'accés

L'us d'este tipo de sistema es desenrolla en llocs incloent les obres d'ampliació dels túnels per als proyectes de gran París.

Sistemes de detecció de persona

Estos són sensors de proximitat que detecten objectes i peatons uns pocs centímetros fins a varis metros. El sensor fa la diferència entre una persona i un objecte i avisa al conductor sense alarmes innecessàries. Basat en visió estereoscópica, un anàlisis algoritme en temps real si una persona està en el punt cego de la màquina de construcció.

Utilisació

Pot servir para:

• Comunicació dels nivells d'extracció en l'explotació de minas subterrànees.
• Extracció del material de la mina seguint una capa, filó o massa mineralizada.
• Trànsit de peatons o ciclistes, per a vehículs a motor, per a tràfic ferroviari, en particular, molts sistemes de transport metropolità, estan constituïts per rets de túnels ferroviaris.
• Unir conques hidrogràfiques veïnes, per a transportar aigua (per a consum, para centrals hidroelèctriques o com a cloaques), per mig de canals, o per a travessar elevació topogràfiques importants.
• Conduir atres servicis com a cables de comunicacions, canonades, etc.
• Transportar en facilitat materials o productes.
• Evitar la fragmentació d'hàbitats i la creació de corredors biològics, com els falsos túnels denominats ecoductos.

Elecció entre túnel i pont

Per a passos d'aigua, un túnel és normalment més car que construir un pont. La navegació en el pas pot llimitar la construcció de ponts alts els pilars dels quals podrien tallar canals de navegació necessitant un túnel.

Normalment els ponts requerixen una gran superfície ocupada, molt major que l'utilisada pels túnels. En ciutats a on el preu del sol és elevat com Manhattan o Hong Kong este és el principal factor a favor. Boston ha procedit a reemplaçar la seua ret de carreteres en superfície per un sistema de túnels per a incrementar la capacitat de tràfic, ocultar-ho, aumentar el terreny útil i millorar la movilitat i l'estètica de la ciutat sobre el seu front marítim. En 1934 el túnel de Queensway Road baix del riu Mersey en Liverpool va ser elegit abans que un pont massiu per distintes raons, entre elles bèliques ya que un avió podia derribar el pont en temps de guerra. Ademés el manteniment d'un pont tan gran seria més costós que el d'un túnel.^{cita requerida} Similars conclusions es varen portar a terme en 1971 en el túnel de Kingsway baix del riu Mersey. Eixemples de túnels que creuen passos d'aigua són el túnel Holland i túnel Lincoln entre Nova Jersey i Manhattan, i els túnels del riu Elizabeth en #Virginia entre Norfolk (#Virginia) i Portsmouth (#Virginia). Atres raons poden ser les dificultats tècniques que poden aparéixer com a marees, meteorologia extrema o navegació durant la construcció, raons estètiques (preservar el paisage existent, l'escenari) o por a possibles problemes d'accidents o fòc. Aixina i tot existixen alguns mescles entre ponts i túnels com el cas del Pont de Oresund.

Seguritat

Archiu:Ànima tunnel Paris.jpg

L'entrada al túnel Pont de l'Ànima, el lloc a on el coche que transportava a Diana, Princesa de Gales, va chocar contra un Fiat i després contra el mur. No hi havia una barrera adequada i açò va contribuir a la seua mort.

Per l'espai tancat d'un túnel, els incendis poden tindre efectes molt greus per als usuaris. Els principals perills són la producció de gas i fum, i inclús baixes concentracions de monòxit de carbono són molt tòxiques. Per eixemple, en l'incendi del túnel de Sant Gotardo de 2001 varen morir 11 persones, totes elles per inhalació de fum i gas. Més de 400 passagers varen morir en el desastre del tren Balvano en Itàlia en 1944, quan la locomotora es va detindre en un llarc túnel. L'intoxicació per monòxit de carbono va ser la principal causa de mort. En l'incendi del túnel de Caldecott de 1982, la majoria de les víctimes mortals varen ser causades pel fum tòxic i no pel choc inicial. De la mateixa manera, 84 persones varen morir en l'incendi del metro de París de 1904.

Els túnels per a vehículs de motor solen necessitar pous de ventilació i ventiladors elèctrics per a eliminar els gasos d'escape tòxics durant el funcionament rutinari.

Els túnels ferroviaris solen requerir menys renovacions d'aire per hora, pero aixina i tot poden necessitar ventilació forçada per aire. Abdós tipos de túnels solen tindre disposicions per a aumentar la ventilació en condicions d'emergència, com un incendi. Encara que existix el risc de que aumente la taxa de combustió en aumentar el fluix d'aire, l'objectiu principal és proporcionar aire respirable a les persones atrapades en el túnel, aixina com als bombers.

L'ona de pressió aerodinàmica produïda pels trens d'alta velocitat que entren en un túnel es reflectix en els seus extrems oberts i canvia de signe (un #front d'ona de compressió canvia a #front d'ona de rarefacción i viceversa); quan dos fronts d'ona del mateix signe es troben en el tren, es produïx un aument de pressió atmosfèrica ràpit i significatiu pot causar molèsties auditives a passagers i tripulació. Quan els trens d'alta velocitat ixen dels túnels, pot produir-se un fort "boom del túnel", que pot molestar als residents propencs a la boca del túnel, i s'agrava en les valls montanyoses, a on el sò pot tindre eco.

Quan es dispon d'un túnel paralel separat, se solen instalar portes d'emergència hermètiques pero no tancades que permeten al personal atrapat escapar d'un túnel ple de fum al tubo paralel.

Els túnels més grans i molt utilisats, com el túnel Big Dig en Boston, Massachusetts, poden tindre un centre d'operacions dedicat en personal les 24 hores del dia que supervisa i informa sobre les condicions del tràfic, i respon a les emergències. A sovint s'utilisen equips de Videovigilancia, i el públic pot vore imàgens en temps real de les condicions del tràfic en algunes autopistes a través d'Internet.

Una base de senyes de danys sísmics en estructures subterrànees que utilisa 217 historials de casos mostra que poden fer-se les següents observacions generals sobre el comportament sísmic de les estructures subterrànees:

• Les estructures subterrànees sofrixen molts menys danys que les estructures de superfície.
• Els danys notificats disminuïxen en aumentar la profunditat de sobrecàrrega. Els túnels profunts semblen ser més segurs i menys vulnerables a les sacsades sísmiques que els túnels poc profunts.
• cal esperar que les instalacions subterrànees construïdes en sols sofrixquen més danys que les obertures construïdes en roca competent.

• Els túnels revestits i cementados són més segurs que els túnels sense revestir en roca. Els danys per sacsades poden reduir-se estabilisant el terreny al voltant del túnel i millorant el contacte entre el revestiment i el terreny circumdant per mig de l'injecció de lechada.
• Els túnels són més estables baixe una càrrega simètrica, lo que millora l'interacció entre el terreny i el revestiment. La millora del revestiment del túnel per mig de la colocació de seccions més grosses i rígides sense estabilisar el terreny circumdant pot donar lloc a un excés de forces sísmiques en el revestiment. La farcidura en material no cíclicamente mòvilPlantilla:Clarify i les mides d'estabilisació de la roca poden millorar la seguritat i l'estabilitat dels túnels poc profunts.
• Els danys poden estar relacionats en l'acceleració màxima del terreny i la velocitat en funció de la magnitut i la distància epicentral del terremot afectat.
• La duració de les sacsades fortes durant els terremots és de suma importància perque pot provocar fallos per fatiga i, per tant, grans deformacions.
• Els moviments d'alta freqüència poden explicar el desconchamiento local de la roca o el formigó a lo llarc dels plans de debilitat. Estes freqüències, que s'atenuen ràpidament en la distància, poden esperar-se principalment a menudes distàncies de la falla causant.
• Els moviments del terreny poden amplificar-se en incidir en un túnel si les llongituts d'ona estan entre una i quatre voltes el diàmetro del túnel.
• Els danys en les boques dels túnels i les seues proximitats poden ser importants per l'inestabilitat dels talussos.

Els terremots són una de les amenaces més temibles de la naturalea. Un terremot de magnitut 6,7 va sacsar la vall de Sant Fernando en Los Àngeles en 1994. El seisme va causar grans danys en vàries estructures, com a edificis, passos elevats d'autopistes i sistemes viaris de tota la zona. El Centre Nacional d'Informació Migambiental calcula que els danys totals varen ascendir a 40.000 millons de dólars. Segons un artícul publicat per Steve Hymon de TheSource - Transportation News and Views, el metro de Los Àngeles no va sofrir danys greus. Metro, el propietari del metro de Los Àngeles, va emetre un comunicat a través del seu personal d'ingenieria sobre el disseny i la consideració que entra en un sistema de túnels. Els ingeniers i arquitectes porten a terme exhaustius anàlisis sobre l'intensitat en la que preveuen que es produïxquen els terremots en la zona. Tot això forma part del disseny general i la flexibilitat del túnel.

Esta mateixa tendència de danys llimitats en el metro despuix d'un terremot pot observar-se en molts atres llocs. En 1985, un seisme de magnitut 8,1 va sacsar Ciutat de Mèxic; el sistema de metro no va sofrir danys i, de fet, va servir de llínea de vida per al personal d'emergència i les #evacuació. En 1995, un seisme de magnitut 7,2 va sacsar Kobe (Japó) sense causar danys en els túnels. Els portals d'entrada varen sofrir danys menors, pero estos danys es varen atribuir a un disseny inadequat per a terremots que es va originar en la data original de construcció, 1965. En 2010, un terremot de magnitut 8,8, massiu en qualsevol escala, va afectar a Chile. Les estacions d'entrada als sistemes de metro varen sofrir danys menors, i el sistema de metro va estar fora de servici durant el restant del dia. Al sendemà per la vesprada, el sistema de metro estava operatiu de nou.

Grans túnels

Artícul principal → Llesta de grans túnels.

• Túnel de Lærdal, túnel de carretera més llarc del món, en Noruega
• Eurotúnel
• Túnel Seikan
• Túnel de la Llínea, túnel carreter més llarc d'Amèrica Llatina, fins a la culminació del proyecte Túnel del Toyo.
• Túnel del Crist Redentor, en la frontera entre Argentina i Chile
• Túnel de Mont Blanc
• Túnel del Simplón
• Túnel de Palleres
• Túnel d'Occident
• Túnel de Guadarrama
• Túnel de Sant Pedro
• Túnel subfluvial Raúl Uranga – Carlos Sylvestre Begnis

Bibliografia

• (2005) Inventarie de túnels ferroviaris d'Espanya (en és), Fundació dels Ferrocarrils Espanyols, Edicions Dotze Calles. ISBN 84-89649-00-6.

Enllaços externs

Commons

• Wikimedia Commons alberga contingut multimèdia sobre Túnel.

Archiu:Wiktionary-logo-v2.svg Túnel en el Viccionari.

• Túnel transatlàntic.
• Túnel de Vielha - Val d'Aran. [1] archivat en Wayback Machine.
• Consell General de Coleges Oficials d'Ingeniers Tècnics de Mines.
• Pàgina dedicada a la descripció de tipos de tuneladoras.
• TcpTúnel: Replantege i pren de perfils de túnels.