La congelación del suelo se está usando en Boston como una solución de alto control para atravesar zonas urbanas con terreno saturado de agua y materiales inestables. En el caso del Boston Central Artery Tunnel, el método permitió avanzar bajo siete líneas activas sin interrumpir el servicio ferroviario, estabilizando el subsuelo y bloqueando filtraciones con un “muro” temporal de suelo congelado.
Por qué congelar el terreno funciona como barrera casi impermeable
El principio es directo: en suelos con poros llenos de agua, al extraer calor el agua se transforma en hielo y actúa como un aglutinante que aumenta resistencia y reduce permeabilidad. Esto cambia el comportamiento de rellenos heterogéneos, arenas sueltas, arcillas blandas y mezclas irregulares, donde una excavación sin estabilización puede derivar en entradas de agua, pérdida de confinamiento y colapsos.
El caso Boston: escala industrial en un subsuelo “difícil”
En el proyecto de túneles bajo el entorno de South Station, el perfil incluía rellenos históricos con escombros y estructuras antiguas, material orgánico blando y depósitos marinos, con agua subterránea a baja profundidad. La estrategia de congelación se diseñó para cumplir varias funciones: corte hidráulico, encapsulamiento de material de relleno dentro de una matriz congelada y aumento de resistencia en arcillas y estratos orgánicos, según la descripción técnica del contratista especializado en la obra. La solución incluyó una planta central de refrigeración, circulación de salmuera y más de 2.000 tuberías de congelación instaladas a decenas de pies bajo superficie, con operación sostenida por meses antes de la etapa crítica de empuje del túnel mediante cajones (“jacked tunnels”).
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En esa misma línea, el material académico que documenta la aplicación en Boston detalla el rol del monitoreo térmico y la gestión operacional (incluyendo incidencias y control de deformaciones en superficie) como condiciones para que el “anillo” congelado cierre de forma continua y segura.
Cómo se construye el “anillo” congelado con salmuera y operación continua
El proceso se organiza en etapas, con ejecución milimétrica:
- Perforación alrededor del tramo a estabilizar (pozo, galería o sección de túnel).
- Instalación de tuberías a distancias calculadas para que los bulbos de congelación se unan y formen un contorno continuo.
- Circulación de un refrigerante (típicamente salmuera) a temperaturas del orden de decenas de grados bajo cero, sostenida por una planta de refrigeración.
- Espera y verificación: se mantiene el sistema hasta lograr espesor y temperatura objetivo en el volumen congelado.
- Excavación/avance con el terreno ya rigidizado, manteniendo el enfriamiento activo durante la fase crítica.
Monitoreo: lo que evita fallas por “zonas tibias” y flujo de agua
La congelación no se valida por intuición: se confirma con instrumentación. La literatura técnica describe redes de sensores para seguir la evolución térmica en el suelo congelado, detectar sectores que no cierran y anticipar puntos de ingreso de agua. También se vigilan deformaciones en superficie, porque la expansión asociada al hielo puede provocar levantamientos locales que, en entorno urbano, deben mantenerse dentro de márgenes compatibles con infraestructura y operación.
Riesgos operacionales y por qué también se planifica la descongelación
Congelar el suelo es una medida temporal y exige diseño de ida y vuelta:
- Deformaciones por expansión: pueden afectar estructuras cercanas si no se controla la magnitud y el gradiente térmico.
- Interrupciones del sistema: paradas no planificadas pueden degradar el sello congelado y reactivar filtraciones.
- Asentamientos al descongelar: al apagar el sistema, el suelo vuelve gradualmente a su condición original; si la obra no contempla esta transición, pueden aparecer asentamientos diferidos.
Qué le dice Boston a la ingeniería subterránea y a la minería
En minería y obras subterráneas, el mensaje técnico es claro: cuando el terreno y el agua vuelven inviable un avance seguro, la congelación artificial ofrece una ventana de estabilidad altamente controlada para ejecutar etapas críticas. Esa lógica conversa con desafíos habituales de la minería subterránea, donde la calidad del macizo, el agua y el control del riesgo condicionan métodos y secuencias; con la evolución de operaciones más seguras, como la tronadura subterránea remota en El Teniente; y con la incorporación de monitoreo avanzado y analítica, en línea con aplicaciones de inteligencia artificial en minería.
Para los datos del caso Boston y su configuración de obra (planta, caudales, tuberías y plazos operacionales), la referencia técnica pública del contratista está en la ficha del Boston Central Artery Tunnel, y el detalle de criterios, monitoreo y lecciones operacionales se desarrolla en el documento de TU Delft sobre ground freezing.
