Cómo se construyeron los primeros túneles bajo grandes ciudades
Cuando caminamos por una acera o viajamos en metro no solemos pensar en lo que hay bajo nuestros pies: pasillos de ladrillo, vigas de hierro, sifones y galerías que en su momento fueron una proeza de ingeniería. La historia de los primeros túneles urbanos es una mezcla de ingenio, sudor, riesgo y técnicas que fueron perfeccionándose con el tiempo. Aquí te cuento, de forma clara y con curiosidades, cómo se construyeron esas primeras vías y galerías bajo grandes ciudades.
Antes del metro: drenajes y cloacas antiguas
La idea de excavar bajo una ciudad no nació con el ferrocarril subterráneo. Los romanos, por ejemplo, construyeron conductos de saneamiento y alcantarillas como la Cloaca Máxima para drenar aguas pluviales y residuales. Esas obras eran esencialmente túneles dedicados al agua: excavación en roca o tierra, revestimiento con mampostería y bóvedas para repartir el peso.
En la Edad Media y la modernidad temprana, las ciudades europeas añadieron pozos, cisternas y galería de drenaje. Pero el gran salto ocurrió cuando las necesidades urbanas —sanidad, circulación y transporte— exigieron túneles más grandes y seguros.
El reto del siglo XIX: casas, ríos y transporte masivo
El crecimiento urbano y la revolución industrial llevaron a dos problemas concretos: calles cada vez más congestionadas y la necesidad de desaguar ciudades en expansión. Para resolver el primero nacieron los ferrocarriles subterráneos; para lo segundo, sistemas modernos de alcantarillado. Ambas necesidades impulsaron técnicas similares para excavar bajo un entramado urbano ya construido.
Métodos tradicionales: excavación y revestimiento
Las técnicas iniciales eran relativamente sencillas en concepto, pero laboriosas en la práctica:
- Excavación manual: obreros con picos, palas y carretillas retiraban la tierra poco a poco. En roca se usaba voladura con pólvora o barreno manual.
- Soporte provisional: se colocaban vigas de madera y apuntalamientos para evitar derrumbes mientras se avanzaba.
- Revestimiento definitivo: una vez hecha la galería se colocaba un revestimiento de ladrillo, mampostería o, más tarde, de hierro fundido o piezas de hierro colado.
Estos métodos funcionaban bien en terrenos firmes y donde no había riesgo de inundaciones. Pero en zonas blandas, con agua subterránea o bajo ríos, había que innovar.
Cut-and-cover: la solución pragmática para las primeras líneas de metro
Una técnica muy empleada en los primeros metros —por ejemplo, en las primeras líneas de Londres— fue el «cut-and-cover» o excavar-encubrir. Consistía en abrir una zanja a cielo abierto a lo largo de la calle, construir la bóveda del túnel dentro de esa zanja y luego volver a cubrirla. Ventajas: rapidez, costes relativamente bajos y uso de técnicas de obra pública conocidas. Inconvenientes: disruptivo para la superficie (cierre de calles, derribo de fachadas en casos extremos).
El cut-and-cover permitía además construir estaciones amplias con relativa facilidad y fue la razón por la que las primeras líneas subterráneas se adaptaron mejor a zonas donde era posible interrumpir la vida urbana durante meses.
El gran salto: el túnel bajo el agua y la invención del escudo
Cuando había que atravesar ríos o terrenos muy inestables se necesitaban soluciones distintas. Uno de los hitos más recordados es la construcción del túnel bajo el Támesis en Londres, obra asociada a Marc Isambard Brunel y su hijo Isambard Kingdom Brunel. El problema era claro: cómo excavar en fangos saturados de agua sin que la galería se llenara o se colapsara.
La respuesta fue el llamado «escudo de tunelización»: una estructura metálica o de madera que protegía la cara de la excavación y permitía avanzar por módulos. Los obreros trabajaban dentro del escudo, retiraban la tierra del frente, colocaban el anillo de revestimiento (ladrillo o hierro) justo detrás del escudo y luego el aparato se avanzaba un tramo más. Este sistema permitió, por primera vez, excavar de forma relativamente segura bajo ríos y en suelos blandos.
Armaduras, acero y aire comprimido
Con el tiempo, el escudo se perfeccionó. Se empezaron a emplear piezas metálicas y sistemas circulares prefabricados (tubos de hierro colado) que facilitaban el montaje del revestimiento. Además, surgieron otras técnicas auxiliares:
- Compresión de aire: en terrenos muy inundables se introdujo aire comprimido en la galería para equilibrar la presión del agua y evitar entradas repentinas. Esto reducía las inundaciones, pero exponía a los trabajadores a la enfermedad por descompresión al salir de cámaras presurizadas.
- Bombas y drenaje: el uso de bombas potentes permitía controlar el nivel freático durante la excavación.
- Explosivos mejorados: la sustitución gradual de la pólvora por nitroglicerina y otros explosivos controlados aceleró la perforación en roca dura, pero exigió mayor seguridad.
Cómo se construía un túnel paso a paso en aquellos tiempos
Un esquema típico de trabajo en la construcción de un túnel urbano del siglo XIX sería algo así:
- Estudio y trazado: topógrafos marcaban el eje del túnel en la superficie y localizaban pozos de ventilación o pilares que era necesario mantener.
- Excavación de pozos verticales (shafts): se abrían pozos de acceso para bajar obreros, retirar material y ventilar la obra. En túneles bajo ríos también servían para instalar el escudo.
- Avance del frente: según el método, se avanzaba por secciones con escudo o por galerías abiertas en las que se instalaban apuntalamientos provisionales.
- Revestimiento: colocación de ladrillo, mampostería o anillos metálicos que conformaban la estructura permanente del túnel.
- Instalaciones internas: drenajes, vías, sistemas de ventilación y cableado.
- Cierre y restauración de la superficie si se había utilizado cut-and-cover.
Peligros, salud y coste humano
Estos trabajos no estaban exentos de riesgo. Inundaciones súbitas, derrumbes, gases tóxicos, y la propia fatiga física causaron numerosas bajas y enfermedades. La implementación del aire comprimido ayudó a prevenir algunos colapsos, pero introdujo otros peligros médicos. Además, los largos periodos de trabajo en condiciones insalubres significaron que muchos obreros sufrieran problemas de salud serios.
Impacto urbano e innovación continua
Los primeros túneles transformaron las ciudades. La posibilidad de soterrar tráfico, trenes o caudales de agua permitió liberar la superficie para peatones, edificios y nuevos transportes. La experiencia acumulada sirvió para desarrollar máquinas cada vez más sofisticadas, hasta llegar a los modernos tuneladoras (TBM) que hoy permiten excavar kilómetros de túnel bajo grandes urbes con seguridad y rapidez.
Pero detrás de cada tramo excavado hubo ingeniería de manos—y de mentes—que supo combinar soluciones tradicionales con invenciones puntuales: desde las bóvedas romanas hasta los escudos metálicos del XIX, la túnelología urbana fue siempre una mezcla de artesanía y ciencia.
¿Por qué algunos túneles antiguos aún funcionan hoy?
Muchos túneles construidos en el siglo XIX o antes se diseñaron con muros gruesos de ladrillo o anillos de hierro, y han sido objeto de restauraciones periódicas. Su durabilidad se debe al buen diseño estructural, al mantenimiento y a actualizaciones de instalaciones (drenaje, ventilación, refuerzos). En diversos casos se han adaptado a nuevas necesidades (por ejemplo, convertir una galería peatonal en línea ferroviaria), manteniendo la estructura original pero modernizando lo esencial.
¿Qué diferencia hay entre los métodos antiguos y las tuneladoras modernas?
La diferencia principal está en la mecanización y la precisión. Las tuneladoras modernas excavan, retiran material, instalan el revestimiento y controlan la presión del frente de forma automatizada y continua. Los primeros métodos dependían mucho del trabajo manual y de avances por tramos con grandes pausas para apuntalamiento y revestimiento. Hoy se reduce el riesgo humano, el tiempo de ejecución y la perturbación en la superficie, aunque los principios básicos (control del frente, soporte y revestimiento) siguen siendo los mismos.
¿Fue el túnel del Támesis el primero bajo un río navegable?
Se considera al túnel del Támesis diseñado por los Brunel como el primer túnel exitoso construido bajo un río navegable usando un escudo de tunelización. Fue una referencia para posteriores obras bajo ríos y terrenos blandos. No fue, en cambio, el primer conducto subterráneo de la historia, ya que antes existían cloacas y galerías subterráneas con distintos fines.
¿Cómo se ventilaban los túneles antes de la electricidad?
La ventilación se realizaba mediante pozos verticales que comunicaban con la superficie y ventiladores accionados por máquinas de vapor o simplemente por corrientes naturales entre los pozos. En túneles ferroviarios se instalaron chimeneas y ventiladores mecánicos para extraer humo y mantener la calidad del aire; en túneles peatonales dependían mucho del diseño de los pozos y de la propia convección.
¿Qué lecciones dejaron los primeros túneles a la ingeniería moderna?
Las lecciones fueron muchas: la importancia del estudio geotécnico, la necesidad de sistemas de soporte temporales, la utilidad de los escudos en terrenos inestables, la peligrosidad del agua subterránea y los riesgos laborales asociados. Esa experiencia impulsó normas de seguridad, nuevos materiales (acero, hormigón) y técnicas como las cámaras de compresión y, finalmente, el desarrollo de las tuneladoras que hoy dominan las grandes obras subterráneas.