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Especial Túneles y Obras Subterráneas
Construcción de los túneles de Esco, Menazos y San Martín en la parte aragonesa de la A-21
Sandra de Francisco Méndez
Ingeniera de Caminos, Canales y Puertos del Estado. Jefa de la Demarcación de Carreteras del Estado en Aragón.
Begoña Guillén Monleón
Ingeniera sénior de Ineco.
El tramo del enlace de Sigüés-enlace de Tiermas de la autovía A-21, promovido por el Ministerio de Transportes y Movilidad Sostenible actualmente está en construcción y discurre por la provincia de Zaragoza, dentro del corredor Huesca-Pamplona, a través de las carreteras N-330 y N-240. Debido a las obras de recrecimiento de la presa de Yesa, se hace necesario realizar la variante de la N-240 en ese tramo, dado que la actual carretera, sin arcenes y con un trazado sinuoso, que discurre al borde del embalse por el lado norte, quedará por debajo de la cota de inundación después del recrecimiento.
Se trata de un tramo de 6,6 km de autovía con 2 calzadas separadas con el que se dará continuidad a la autovía A-21 a lo largo de 72,6 km entre Pamplona y el límite provincial con Huesca, puesto que se encuentra entre dos tramos ya en servicio —el enlace con la carretera A-1601-enlace de Sigüés, y el enlace de Tiermas-límite provincial de Navarra— con la consiguiente disminución de los tiempos de recorrido frente a los actuales por la carretera N-240, y una mejora notable en la seguridad vial.
El tramo discurre por un terreno accidentado que requiere la ejecución de dos viaductos, tres pasos inferiores, un paso superior, dos túneles (Esco y Menazos) y un falso túnel (San Martín).
Vista general del tramo del enlace de Sigüés-enlace de Tiermas de la autovía A-21
Los túneles de Esco y Menazos
El túnel de Esco está formado por dos tubos de 181m de longitud en la calzada norte (sentido Pamplona) y de 179 m de longitud en la calzada sur (sentido Jaca) que incluye la prolongación en túnel artificial por los dos extremos.
El túnel de Menazos, igual que el anterior, consiste en dos tubos paralelos, uno para cada sentido. La longitud del túnel para la calzada norte es de 222 m y para la calzada sur, 233 m y en cada boquilla se dispone una parte en túnel artificial.
Cada túnel carretero dispondrá de un gálibo vertical mínimo de 5,00 m, con una anchura total de calzada de 10,50 m (dos carriles de 3,50 m, arcén exterior de 2,50 m e interior de 1,0 m) y con unas aceras elevadas a ambos lados de 0,75-0,80 m para que los usuarios del túnel las empleen en caso de avería o accidente. La separación entre túneles, medida entre ejes, es de 38-40 m en el túnel de Esco y de 42-46 m en el de Menazos. La sección prevista es circular de radio único de 6,25 m.
A lo largo de toda la traza, los materiales que constituyen el sustrato rocoso son una serie de margas grises (margas de Pamplona) pertenecientes al Eoceno medio y superior, recubiertas por un importante manto superficial de suelos cuaternarios (depósitos tipo glacis, suelos coluviales, suelos de fondo de valle, depósitos de terraza, sedimentos de cauce el río Aragón y rellenos antrópicos).
Con el objeto de minimizar el principal problema que muestra la marga de Pamplona, es decir, la elevada erosionabilidad y meteorización que presentan estas margas una vez excavadas y expuestas a la intemperie, se ha ejecutado en toda la superficie del talud frontal de los emboquilles un tratamiento superficial consistente en mortero proyectado con fibras metálicas con un espesor medio de 5 cm y un bulonado sistemático mediante bulones de Ø 32 y 3 m de longitud en malla de 2,30 x 2,30 m.
La excavación y sostenimiento de todos los taludes frontales 1H:3V de los emboquilles se ha llevado a cabo en bancadas con una anchura mínima de 6,00 m mediante un proceso cíclico (perforación y voladura, retirada material, gunitado y bulonado).
En el emboquille lado Jaca de la calzada sur (sentido Jaca) del túnel de Menazos apareció una masa muy fracturada que afectaba parcialmente al túnel y al talud frontal del emboquille. Por ello, tras estudiar la situación, la solución ejecutada ha consistido en la excavación de la zona alterada en fases y su sustitución por hormigón en masa. Así mismo, la superficie descubierta se ha protegido con hormigón proyectado y una malla de 2,30 x 2,30 m de bulones de Ø 32 de 4,00 m de longitud en la parte superior y de 3,00 m en la parte inferior para evitar su entrada en la sección del túnel.
Para la excavación de los túneles el método constructivo empleado ha sido el denominado Nuevo Método Austriaco de Construcción de Túneles (NATM).
Dadas las características del macizo rocoso afectado por los túneles, constituido por margas de Pamplona, masivas y relativamente resistentes, la excavación se ha realizado a sección completa a lo largo de todo el túnel, con unas secciones de excavación de entre 108 y 112 m2 aproximadamente.
La excavación ha sido principalmente mediante perforación y voladura, empleando la técnica de recorte para la voladura de contorno a fin de reducir el daño a la roca remanente, aunque en los primeros 15 m próximos a las boquillas se realizó una excavación mecánica.
En el planteamiento inicial, tanto la longitud de avance como el sostenimiento de los túneles se diseñaron en función del terreno atravesado. Partiendo de la evaluación en el frente de la coloración del terreno y las características geomecánicas Rock Mass Rating (RMR) de Bieniawski de la roca presente, se establecieron dos tipos de sostenimiento a aplicar: el tipo A para una roca de mejor calidad (RMR > 65) y, en consecuencia, para un sostenimiento más ligero con unas longitudes de avance máximas mayores; y el tipo B, que hacía referencia a una roca con peores características (50<RMR<65) para un sostenimiento más potente, con longitudes de avance máximas de 1 m. Por otro lado, se estableció aplicar el sostenimiento tipo Boquilla en los 15 primeros metros de todas las boquillas con cualquier calidad de la roca.
Durante la excavación de los túneles, las características geomecánicas de la roca atravesada difirieron de las previstas inicialmente, por lo que el sostenimiento se ha adaptado en función del terreno encontrado. En Menazos, aunque se preveían 30 m de sostenimiento tipo B para la calzada norte, finalmente se colocó el tipo A en toda la longitud excavada, al encontrar una roca de mayor calidad también para la calzada norte, manteniendo tipo Boquilla en los 15 m de las zonas de emboquilles. Por el contrario, en Esco, se preveía la colocación del tipo A en toda la longitud excavada fuera de los 15 m en la zona de boquillas, pero la calidad de la roca atravesada que apareció resultó algo inferior a la prevista, por lo que, en función de los valores de RMR de Bieniawski (1989) y Q de Barton obtenidos, se definió un sostenimiento intermedio tipo C que finalmente se aplicó en toda la longitud de ambos tubos. Además en la entrada de la calzada norte se ha ampliado a 20 m el tipo Boquilla ejecutado.
Durante la excavación y sostenimiento se han realizado controles de calidad al hormigón proyectado y a los bulones, controles geométricos y topográficos, así como controles geológicos-geotécnicos.
Con el propósito de garantizar que no surjan problemas durante el mantenimiento y la explotación de los túneles, aunque los estudios hidrogeológicos efectuados en el proyecto indicaban que no se preveían filtraciones procedentes del macizo rocoso y teniendo en cuenta que en cualquier obra subterránea puede presentarse afluencia de agua no detectada previamente, se procedió a la impermeabilización completa de los túneles en mina tras finalizar los trabajos de sostenimiento, a pesar de que inicialmente no se había contemplado su impermeabilización.
El sistema de impermeabilización se ha colocado confinado entre el sostenimiento y revestimiento; para ello, una vez preparado el soporte, se ha fijado sobre las paredes del túnel un geotextil 100% de polipropileno antipunzonamiento tipo 9 con un gramaje de 500 g/m2 y, sobre esta capa protectora, se ha colocado una lámina de PVC-P de 1,5 mm de espesor; las láminas son soldadas entre sí mediante una soldadura doble por termofusión con canal central para pruebas realizada mediante cuña (+/- 400 ºC) y con presión mediante rodillos, para la obtención de una junta estanca. El agua será recogida por un dren de 100 mm colocado en ambos lados en la parte más baja que, a su vez, verterá el agua mediante tramos de tubería de PVC de Ø 100 mm al colector de filtraciones de Ø 250 mm emplazado bajo el arcén en toda su longitud.
El revestimiento de los túneles en mina se ha ejecutado con un espesor de 30 cm de hormigón en masa HM-30 con la ayuda de un carro encofrador de 15,00 m de longitud, constituido por una superficie de encofrado metálico coincidente con el perfil del intradós del túnel y una estructura portante movible.
Aunque se habían instalado tubos de inyección por si era necesario realizar inyecciones con lechada de cemento a cierta presión para rellenar los huecos existentes, no ha sido necesario.
Para permitir una adecuada integración ambiental de los túneles de Esco y Menazos, se ejecutan falsos túneles o túneles artificiales en los extremos de los dos tubos construidos en mina con un relleno posterior con talud frontal de 3H/2V que se revegetará.
En ambos túneles, las estructuras ejecutadas son unas bóvedas porticadas en hormigón armado HA-30 in situ, con cimentación independiente de zapatas. Sus longitudes varían entre los 32 y 29 metros para Esco y entre 37 y 34 metros para Menazos.
El falso túnel San Martín
A pesar de que el trazado de la autovía A-21 ha buscado la mínima afección a la Red Natura 2000, en la ejecución del tramo de enlace de Sigüés-enlace Tiermas se afecta al LIC ES2430047 Sierras de Leyre y Orba, por lo que, al objeto de minimizar las afecciones de la nueva infraestructura sobre el LIC, se ejecuta el falso túnel San Martín, concebido como un ecoducto y que, tras la restauración ambiental prevista, permitirá la permeabilidad de la fauna por la parte superior y la integración paisajística de sus emboquilles.
El falso túnel San Martín tiene una longitud de 202 m y está formado por dos bóvedas prefabricadas de hormigón armado triarticuladas, una para cada calzada, de 6,40 m de radio interior. El terreno era alomado, por lo que la excavación máxima realizada ha sido de unos 40 m y el punto más alto del relleno realizado una vez construida la estructura está a 21 m.
En líneas generales el proceso constructivo realizado podría resumirse:
- excavación del terreno natural hasta la cota de la solera;
- ejecución de cimentaciones;
- colocación de las bóvedas prefabricadas;
- relleno lateral por tongadas hasta 50 cm de clave;
- ejecución de viga de atado en clave de bóvedas; y
- relleno final sobre la bóveda hasta cota definitiva.
Instalaciones
En cumplimiento del RD 635/2006, de 26 de mayo, sobre requisitos mínimos de seguridad en los túneles de carreteras del Estado, los túneles deben disponer de un equipamiento mínimo para garantizar la seguridad a los usuarios que circulen por ellos; en nuestro caso, este equipamiento se ha aumentado con lo que finalmente se dotará a los tres túneles con salidas, puestos y señalización de emergencia, detectores de CO, opacímetros, iluminación, Sistema de alimentación ininterrumpida (SAI), generadores de emergencia, señalización según normas 8.1-IC y 8.2-IC, así como barreras y semáforos exteriores.
Gestión de los túneles en explotación
Cada túnel dispondrá de un Centro de Control Local, pero su gestión, una vez en explotación, se realizará desde el Centro de Control de Túneles de Monrepós (CCTM), que se encuentra a una distancia de 95 km de los túneles en cuestión. Con los tres túneles en ejecución se aumentará la monitorización y gestión a 13 túneles que, en su conjunto, sumarán más de 13 km de longitud que se añadirán a los 10 túneles, y más de 12 km de longitud que actualmente ya se gestionan de forma centralizada.