Perforación de túneles con aire comprimido

Debido al crecimiento de la población, los túneles son cada vez más importantes, tanto para la eliminación de aguas residuales, como para la construcción de vías rápidas y servicios ferroviarios subterráneos en los grandes centros urbanos. Y a menudo han de atravesar tierras blandas a una profundidad considerablemente inferior al nivel freático local. Cuando el túnel debe pasar por debajo de un río o un lago, la única forma de garantizar la seguridad de los trabajadores es llenando de aire comprimido el túnel. Esta técnica, conocida como “cámara de empuje”, utiliza un escudo hidráulico en la parte anterior, con aire comprimido para retener el agua. Bajo los grandes edificios de los centros urbanos también es necesario el aire comprimido para evitar que ceda la superficie; de lo contrario, pueden cuartearse los cimientos y producirse hundimientos de las aceras y calles y daños en las tuberías y otros servicios.
Para presurizar un túnel se construyen muros de sostén transversales para proporcionar los límites de presión. En los túneles más pequeños, de menos de 3 metros de diámetro, se utiliza una esclusa simple o combinada para el acceso de trabajadores y materiales y para retirar la tierra excavada. Las puertas incluyen secciones de vía desmontables, de forma que puedan accionarse sin que se lo impidan los raíles de los vagones de tierra. Los muros de sostén tienen varias perforaciones para permitir el paso de aire a alta presión para las herramientas, y a baja presión para presurizar el túnel; de mangueras extintoras, de los cables de los barómetros, de las líneas de comunicaciones, de los cables de suministro eléctrico para el alumbrado y de la maqui- naria y los tubos de succión para la ventilación y para la extracción del agua. A estos últimos se les denomina líneas de extracción o “líneas de limpieza”.
El tubo de suministro de aire a baja presión, de 15 a 35 cm de diámetro, según el tamaño del túnel, debe llegar hasta el frente del área de trabajo para garantizar una buena ventilación para los trabajadores. Un segundo tubo de aire a baja presión, del mismo tamaño, debe extenderse también a través de ambos muros de sostén y terminar en el interior del muro interno, para suministrar aire en caso de una ruptura u obstrucción en el tubo principal de aire. Los tubos deben estar provistos de válvulas de aleteo que se cierran automáticamente para evitar la despresuri- zación del túnel si se rompe el tubo de suministro. El volumen de aire necesario para ventilar eficazmente el túnel y mantener bajos los niveles de CO2 varía mucho en función de la porosidad del suelo y de la proximidad del recubrimiento de hormigón al escudo. En ocasiones, los microorganismos del suelo producen grandes cantidades de CO2, lo que hace necesario más aire. Otra propiedad útil del aire comprimido es que tiende a extraer de los muros los gases explosivos, como el metanoya expulsarlos del túnel. Esto es importante cuando se desea colocar minas en áreas en las que se han derramado solventes como gasolina o desengrasantes y han saturado el suelo.
La norma general, desarrollada por Richardson y Mayo (1960), es que el volumen de aire necesario puede calcularse multiplicando el área del frente de trabajo en metros cuadrados por seis y añadiendo seis metros cúbicos por trabajador. De esta forma se obtienen los metros cúbicos de aire necesarios por minuto. Si se utiliza esta cifra, pueden cubrirse prácticamente la mayor parte de las eventualidades.
La manguera contra incendios también debe extenderse hasta la parte anterior y estar provista de conexiones para mangueras cada seis metros, para utilizarse en caso de incendio. Debe haber treinta metros de manguera imputrescible acoplada a las salidas principales de agua contra incendios.