El desafío de construir un túnel bajo el Támesis

A comienzos del siglo XVIII, el desarrollo económico del este de Londres hacía urgente la construcción de una conexión terrestre entre la margen norte y sur del Támesis. Construir un puente, sin embargo, no era una tarea fácil. En aquella época, los muelles del puerto de Londres estaban situados en ambas orillas del río. Se trataba del puerto más importante y estratégico del Imperio Británico, al que cada año llegaban más de 3.500 barcos cargados con mercancías provenientes de las colonias.

Vista del Puerto de Londres en 1841 | wikipedia.org

El viejo puente de Londres era una estructura obsoleta y se encontraba siempre colapsado por el tráfico de carros y personas. Era tal el atasco que se bromeaba diciendo era más costoso transportar las mercancías de una orilla a otra del Támesis que cruzar con ellas el Atlántico. De construir otro puente más próximo a los muelles, este tenía que permitir el cruce de barcos de vela con palos de hasta 10 metros de altura. Levantar un puente fijo de semejante altura hubiera obligado a que su tablero tuviera una pendiente excesiva o construir unas rampas de acceso demasiado largas. Un puente levadizo era otra posible solución, pero resultaba imposible con la tecnología de la época.

Así que algunos pensaron que, si no se podía construir un cruce por encima del Támesis, quizás fuera posible construir uno por debajo. Sin embargo, hasta la fecha, nadie había conseguido construir un túnel similar bajo un río navegable y, de hecho, los primeros intentos de construir uno bajo el Támesis habían acabado en fracaso.

En 1799, el ingeniero Ralph Dodd fue el primero en probarlo y fracasar. Seis años después, se constituyó la Thames Archway Company con el mismo propósito. Esta vez, sería el inventor e ingeniero de minas Richard Trevithick el que lo intentaría con la ayuda de un grupo de mineros traídos desde el Condado de Cornualles. También fracasaron. No ayudó que los mineros estuvieran acostumbrados a entornos de roca dura y no adaptaran su manera de trabajar al subsuelo formado por arena y grava del sur y este de Londres, mucho más blando.

Plano del túnel de Richard Thevithick | Grace’s Guide

El proyecto fue abandonado cuando el túnel que tenía que convertirse en el de desagüe del principal se inundó por segunda vez. Para entonces, se habían excavado 305 de sus 366 metros. Su anchura oscilaba entre los 60 y 90 centímetros y su altura apenas llegaba al metro y medio. Unos días antes, se había inundado por primera vez, cuando los mineros se habían topado con una cavidad inesperada en el fondo del cauce. Richard Trevithick había resuelto esta primera inundación depositando arcilla en el fondo del río para sellar la vía de agua. La segunda vez, se pensó en sumergir un tubo de hierro forjado para evitar futuras inundaciones, pero la obra jamás se reanudaría por la falta de fondos.

El fracaso de Trevithick convenció a los ingenieros de su época que la construcción de un túnel bajo el Támesis era imposible. Convenció a casi todos, pero no a Marc Brunel, un ingeniero francés que había huido a Nueva York durante la Revolución, que seguía convencido de que los túneles eran una buena opción para cruzar ríos y propuso al Zar Alejandro I la construcción de uno bajo el río Neva en San Petersburgo.

San Petersburgo optó finalmente por la construcción de un puente, pero esto no desanimó a Marc. En un tiempo en el que la única maquinaría que se usaba en la construcción de túneles eran las bombas de aguas, Marc continuó estudiando una forma de hacer más seguro y rápido este proceso. Su propuesta final fue patentada junto a Thomas Cochrane en 1818. Se trataba de un escudo para la perforación de túneles que se puede considerar el precursor de las tuneladoras modernas. Su modo de funcionamiento es muy parecido, pero en vez de contar con una cabeza perforadora giratoria, la boca del escudo de Brunel estaba abierta y eran mineros los encargados de abrir camino.

Excavando el pozo de acceso al túnel | Rotherhithe Brunel Museum

Se dice que Marc se inspiró en el Teredo Navalis, un molusco bivalvo que usando su cabeza es capaz de perforar la madera sumergida de pilotes, árboles, troncos o barcos, mientras que su concha le protege de ser aplastado por la presión que la madera ejerce al hincharse por la acción del agua. Marc habría sufrido los dañinos efectos del Teredo mientras trabajaba en unos astilleros y habría sabido así de su existencia.

En 1823, ansioso por poner a prueba su escudo, Brunel ideó un plan para construir un túnel debajo del Támesis. Las buenas perspectivas de rentabilidad económica hicieron que no le resultara difícil encontrar inversores privados para el proyecto, uno de ellos el poderoso Duque de Wellington, y en 1824 se formó la Thames Tunnel Company para ejecutar la obra.

Marc Brunel escogió para construir su túnel bajo el Támesis un punto situado un kilómetro más arriba en el curso del río del lugar en que los mineros de Cornualles habían fracasado, entre Rotherhithe y Wapping. Sin embargo, haría todo de una manera muy distinta. La primera idea innovadora de Marc Brunel fue la manera de construir el pozo de acceso del túnel. Habitualmente, primero se excavaba el pozo totalmente y luego se recubrían sus paredes con ladrillo. Esto exigía que durante la excavación se tuvieran que apuntalar las paredes para evitar desprendimientos y, aun así, el riesgo de accidentes continuaba siendo alto. Marc, por el contrario, aprovechando que el terreno era blando, decidió construir todo el recubrimiento lateral del pozo antes de haber comenzado la excavación y luego simplemente dejar que este cayera por su propio peso (unas 1.000 toneladas) a medida que excavaba el pozo.

El cilindro estaba formado por dos anillos de hierro de 15 metros de diámetro, uno en la parte superior de la estructura y otro en la inferior, unidos por barras de hierro. Entre estos dos anillos, se construyeron dos paredes de ladrillos separadas por un espacio de 90 centímetros que fue rellenado con cemento y cascotes. Por último, en la parte superior se situó una máquina de vapor que se usaba para bombear el agua que se filtraba durante la excavación y para subir los cubos de tierra a la superficie.

Litografía que muestra la perforación del Túnel del Támesis usando el escudo de los Brunel | wikipedia.org

Revisando el túnel con una campana de buceo

La idea funcionó muy bien, pero cuando apenas quedaban medio metro para que el cilindro llegara a su posición definitiva, la presión que ejercía el propio terreno sobre el cilindro hizo que este se atascara. Lo primero que se intentó fue incrementar el peso del cilindro colocando temporalmente 8.000 ladrillos en su parte superior. Al no resultar, se siguieron colocando varias líneas de ladrillos hasta llegar a los 50.000, pero, aun así, el cilindro se resistía a bajar. Finalmente, Marc decidió probar de ablandar el terreno inyectando agua y el cilindro bajó hasta ocupar su posición definitiva.

Posteriormente, los Brunel se darían cuenta que estos problemas habían sido debidos a la forma cilíndrica de la estructura. Aprenderían del error y, cuando construyeron el otro pozo de acceso del túnel, optaron por una estructura más amplia en la base que en su parte superior.

Superado este primer escollo, se procedió a construir los cimientos del pozo, 6 metros más de ladrillos dejando una boca de 10.8 metros anchura en la cara norte por la que el escudo penetraría debajo del río. A finales de noviembre de 1825, con el escudo en su sitio, todo estaba listo para comenzar con la perforación del túnel. El escudo tenía forma rectangular, de 10.66 de ancho y 6.24 de alto, y estaba formado por 12 armazones verticales de más de 7 toneladas cada uno, que se podían mover de forma independiente. Estos armazones, a su vez, estaban divididos verticalmente en 3 celdas, en cada una de las cuales podía trabajar un minero asistido por un peón. De esta manera, cuando el terreno era lo suficientemente firme, podían llegar trabajar hasta 36 mineros de forma simultánea. Sin embargo, cuando el escudo se topaba con terreno más blando, sólo se trabajaba en una celda de cada armazón.

Maqueta del escudo que puede verse en el Brunel Museum
 

Una de los 12 armazones verticales del escudo | Building Big

La parte frontal de cada una de estas celdas estaba cubierta por tablones sujetos con gatos para evitar los desprendimientos frontales. Los mineros, primero, retiraban el tablón superior, excavaban entre 5 y 10 centímetros de barro, en función de la dureza del terreno, y volvían a colocar el tablón en su sitio contra la nueva superficie expuesta de la tierra. Entonces, repetían la operación con el tablón inferior, así, hasta llegar al último de la celda. Entonces se volvía a comenzar por el superior. La segunda vez que llegaba al tablón más bajo, en todas las celdas de un armazón, este ya estaba listo para ser impulsado hacía delante.

Para mantener la estabilidad del túnel, se hacía avanzar los armazones de forma alternativa. Dos gatos mecánicos situados en la parte superior e inferior de cada uno de ellos, apoyados contra los ladrillos de la última sección construida del túnel, eran los encargados de impulsarlos. Primero, los que ocupaban una posición impar y luego el resto. El escudo, además, contaba con una serie de planchas de hierro forjado de 6.9 centímetros de grosor en los laterales y en su parte superior para evitar que las paredes se desprendieran antes de ser recubiertas con ladrillo. Esta era la verdadera innovación del escudo, reducir al mínimo ese tiempo, para minimizar así el riesgo de hundimientos durante el avance de la perforación. De todas maneras, siempre había un momento durante el avance del escudo en el que el hueco entre el escudo y el recubrimiento de ladrillo quedaba al descubierto.

Antes de comenzar con la perforación del túnel, Brunel tomó muestras del lecho del río. Comprobó que era arcilloso, por lo que decidió construir su túnel muy próximo a él (en algunos puntos a tan sólo 2 metros del agua) para así aprovechar esa arcilla y no correr el riesgo de encontrarse con arena o grava, donde la perforación resultaría mucho más peligrosa.
La arcilla del subsuelo de Londres resulta un medio ideal para la construcción de túneles y es uno de los motivos por los que en el norte de la ciudad, donde se encuentra más próxima a la superficie, la red de metro de expandiría rápidamente. Sin embargo, en la parte de sur, la situación es muy diferente. A la profundidad de construcción de los túneles del metro, esta arcilla se encuentra mezclada con grava y arena y construir túneles no resulta tan fácil.

Ilustración del 1839 que muestra a los hombres trabajando dentro del escudo | BBC
  

Ilustración que recrea una de las inundaciones del túnel

La arcilla, al ser impermeable, impide las filtraciones de agua y, en el caso de Londres, al encontrarse consolidada por la presión del terreno, se expande gradualmente durante la excavación lo que hace que resista el esfuerzo durante la construcción del túnel. Sin embargo, enseguida se toparon con la temida arena y grava suelta. Y el agua comenzó a filtrarse a través de las paredes del túnel, incluso antes de pasar por debajo de las aguas del río. No era un gran problema cuando la bomba encargada de evacuar esa agua funcionaba, pero cuando dejaba de hacerlo las cosas se complicaban. Eso fue lo que sucedió un día del verano de 1826 y el nivel del agua llegó hasta los 4 metros.

A pesar de que se trabajaba las 24 horas del día, la perforación progresaba muy lentamente. El año que más avanzó, 1839, se construyeron 58 metros de túnel. De tanto en tanto, se rompían piezas del escudo o los diferentes armazones se desalineaban, apareciendo aperturas entre ellos, que podían causar desprendimientos o entradas de agua.

Además, las condiciones de trabajo eran realmente duras. En aquel tiempo el Támesis era algo muy parecido a una cloaca y las filtraciones de sus aguas hacían que los trabajadores contrajeran disentería y cólera. Además, el metano que se desprendía de estas aguas suponía un riesgo continuo de incendio y explosiones si entraba en contacto con las lámparas de gas.

La calidad del aire era tan baja, que los trabajadores tenían que salir al exterior cada cierto tiempo para recuperarse. Una de las primeras víctimas fue William Armstrong, el ingeniero a pie de obra, que sufrió una enfermedad grave y fue remplazado por el hijo de Marc, Isambard, que aceptó el cargo con entusiasmo y comenzó a pasar días enteros sin ver la luz del día controlando los trabajos desde la sección ya construida del túnel. Apenas descansaba, sólo hacía pequeñas siestas entre los turnos de trabajo.

El escudo arrastraba en su avance una estructura de hierro forjado con forma de herradura colocada sobre unos raíles que se utilizaba para la construcción de los dos pasajes interiores en los que se dividiría internamente el túnel. Cada uno de los cuales, tendría 4.5 metros de altura y estaría dedicado en exclusiva a uno de los dos sentidos de la marcha, permitiendo el paso de personas y carruajes de manera simultánea. Unas pequeñas aperturas situadas a lo largo del muro intermedio permitirían el paso de peatones de un sentido al otro.

El túnel después de su inauguración.

El 18 de mayo del año siguiente, cuando se llevaban ya perforados 167 metros, el túnel se inundó completamente al toparse los mineros con un socavón en el fondo del cauce y el agua se filtró a través de los tablones de la boca del escudo. Al igual que Richard Trevithick, los Brunel recurrieron a la arcilla para solucionar el problema y, usando una campana de buceo, colocaron sacos de ese material y barras de hierro para taponar la entrada de agua. Se tardaron semanas en retirar el agua del túnel mediante bombas. Cuando se consiguió, Isambard organizó un gran banquete en el túnel con 50 invitados para convencer a la opinión pública que el túnel era seguro. Pese a todo, para poder continuar con la perforación se tuvo que duplicar el sueldo a los trabajadores, más conscientes que nunca de lo peligroso de su trabajo.

No obstante, el peor accidente estaba todavía por llegar. Ocurriría el 12 de enero de 1828. Ese día, el túnel se volvió a inundar y 6 hombres se ahogaron. El propio Isambard salvó la vida de milagro. La operación de taponar el boquete y retirar el agua, agotó los fondos de la compañía, que tuvo que abandonar las obras durante 7 años, durante los cuales el túnel permanecería tapiado.

Finalmente, en diciembre de 1834, Marc Brunel logró reunir el dinero necesario, incluyendo un préstamo de 247.000 libras del Tesoro de Su Majestad, para reanudar la construcción de su túnel. Había pasado tanto tiempo, que fue necesario substituir el anterior escudo, para entonces ya oxidado, por uno mejorado y más pesado. La perforación continuó siendo una tarea arriesgada. El túnel se volvió a inundar 2 veces en 1837, otra el año siguiente y una última en abril de 1840. Hubo un incendio y las filtraciones de metano y de ácido sulfhídrico no cesaron.

Pero finalmente en noviembre de 1841 la perforación llegó a su fin. La obra había resultado un triunfo de la ingeniería civil, aunque un auténtico fracaso, económicamente hablando. Los costes de la perforación se habían disparado hasta las 454.000 libras de la época (el equivalente a entre unos 32 y 47 millones de las actuales), a los que había que sumar otras 180.000 más para acondicionarlo para el tránsito de las personas.

Era toda una fortuna, si bien, era mucho menos que el equivalente a los 186 millones de libras actuales que había costado el Puente “Nuevo” de Londres, construido entre 1824 y 1831. La mayoría de los cuales se habían gastado en la construcción de las rampas de acceso, que costaron 3 veces más que el propio puente. En cualquier caso, el verdadero éxito de Brunel había sido demostrar que era posible construir túneles bajo ríos navegables. De manera que, en las décadas siguientes, otros ingenieros seguirían su ejemplo y construirían túneles similares por todo el Reino Unido, usando alguna variante de su escudo.

Tren llegando a la estación de Wapping después de atravesar el túnel (1870) | wikipedia.org

Por lo que respecta al túnel, la perforación había acabado, pero aún se tenían que adecuar las entradas si se quería permitir el acceso de carros y caballos. Se estudiaron varias propuestas de ampliación para construir las rampas por las que descenderían los carros cargados de mercancías, pero todas fueron abandonadas por su excesivo coste. Sin las rampas adecuadas, resultaba tan laborioso bajar las mercancías al túnel que el plan para usarlo como punto de tránsito para las mercancías entre las dos orillas se abandonó. El túnel quedó relegado en exclusiva al uso peatonal y acabó convertido en una atracción turística. La “octava maravilla del mundo” que se podía visitar a cambio de un penique.

El día de su apertura al público, pasearon por él 50.000 personas y durante las siguientes diez semanas, lo haría un millón más. Londres tenía en aquel entonces 2 millones de habitantes, aunque la popularidad del túnel era tal que atrajo a gentes llegadas de Francia y Alemania.

El túnel acabó convertido en una galería comercial subterránea con una sesentena de tiendas de suvenires y en la que periódicamente se organizaban actuaciones circenses y exhibiciones de los últimos avances científicos. Sin embargo, con el tiempo, se fue degradando, y a finales de la década de 1840, se ganó fama de lugar a evitar por la gente de bien y comenzó a llenarse de ladrones y prostitutas que encontraban en sus arcadas el lugar ideal para llevar a cabo sus negocios. Por las noches, aún era peor y se convertía en hogar de vagabundos, que a cambio del penique podían descansar a cubierto.

En la actualidad, en una de las ocasiones que ha sido abierto a las visitas.

Preocupado por el rumbo que había tomado el túnel, Brunel decidió organizar una gran exhibición en 1852 con el objeto de que la alta sociedad victoriana regresara al túnel. La “octava maravilla del mundo” se llenó de actores, faquires, cantantes chinos, forzudos, equilibristas. La fiesta fue todo un éxito, incluso hizo palidecer la inaugural, pero con el paso de los años, pasada la novedad, la rentabilidad obtenida como atracción turística comenzó a menguar. Afortunadamente para los inversores, en 1865, apareció la East London Railway que compró el túnel para extender la línea South London en dirección norte hasta la calle Liverpool. Gracias a que el plan inicial había sido que el túnel fuera usado por carros, este tenía la suficiente altura para permitir el paso de trenes.

En aquel tiempo, los trenes aún eran de vapor y el humo de sus máquinas era todo un problema cuando atravesaban un túnel. En tierra firme, si el entorno lo permitía, existía la posibilidad de abrir pozos de ventilación, pero debajo del Támesis estaba claro que no era posible. De esta manera, el túnel se convirtió en un lugar obscuro y lleno de humo hasta que se electrificó la línea.

Por su parte, en 1884, las antiguas bocas de acceso del túnel se convirtieron las estaciones de metro de Wapping y Rotherhithe. Sin muchos más cambios, el túnel conservó su aspecto original hasta el año 1995. Año en que se convirtió en el centro de una polémica. Su estado de conservación era bastante lamentable y la primera solución que se propuso fue la de recubrir su interior con hormigón proyectado, lo que hubiera ocultado para siempre su aspecto original. Finalmente, se alcanzó un acuerdo y se decidió conservar una sección del túnel con su aspecto original y aplicar sobre el resto un tratamiento menos agresivo.

Hoy en día, más de 170 años después de su apertura, la obra de los Brunel, y del esfuerzo de todos los que trabajaron pico en mano, continúa prestando sus servicios a la ciudad de Londres. 14 millones de pasajeros de metro lo utilizan cada año para pasar por debajo del Támesis. Muchos de ellos, sin saber que están pasando a través de la que fue considerada la “octava maravilla del mundo”.

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+info:
- Thames Tunnel in en.wikipedia.org
- The Thames Tunnel in The Brunel Museum
- Open again after 145 years, the eighth wonder of the world in The Independent
- Thames Tunnel in Victorian London
- The Thames Tunnel in Brunnel200.com
- The Works of Isambard Kingdom Brunel: An Engineering Appreciation by Alfred Pugsley in
- The Epic Struggle to Tunnel Under the Thames in Past Imperfect by Mike Dush
- Deep beneath London's streets, visitors revisit eighth wonder of the world in The Guardian