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Especial | Túneles y Obras Subterráneas
Distintos procedimientos constructivos y diseño con modelización numérica
La Asociación Española de Túneles y Obras subterráneas (AETOS) ha vuelto a coordinar este número especial de la Revista de Obras Públicas, definiendo una parte de la problemática diversa que plantean los túneles, con aquellas experiencias, tanto internacionales como nacionales, en las que han participado empresas españolas, tanto de consultoría como de construcción.
La primera experiencia que reflejamos es el túnel paralelo a los dos túneles sumergidos que está construyendo Dragados en la bahía de Chesapeake, que conecta la península de Delmarva, en Virginia, con Norfolk y Virginia Beach, con cuatro islas artificiales. Para su construcción, se ha requerido una tuneladora de gran diámetro en condiciones extremas y con el túnel paralelo en funcionamiento. Adicionalmente, incluso utilizando pendientes excepcionales para el nuevo túnel, se hizo necesaria la construcción de bermas artificiales junto a las islas, para crear un terreno en el que excavar el túnel, en cuyo revestimiento se emplearon dovelas prefabricadas de hormigón con fibras metálicas, únicamente.
La evolución en el diseño de anillos de dovelas en los últimos años es el título del segundo artículo, en el que se ponen de manifiesto las transformaciones que se han producido en las últimas décadas. Aunque los precedentes hay que buscarlos en los años 70 del siglo XX, en España los anillos de dovelas llegaron a finales de esa centuria, con la construcción de las nuevas líneas de alta velocidad y las líneas de metro en las principales ciudades. Frente a los primeros anillos con caras paralelas, en donde las desviaciones en el trazado se corregían mediante separadores entre juntas transversales, hoy se utilizan anillos cónicos a ambos lados, que permiten seguir cualquier trazado y curvatura en planta y alzado. Con las mejoras tecnológicas de los accesorios de conexión, la geometría ha evolucionado a dovelas romboidales y trapezoidales en un mismo anillo.
En la línea L9 del Metro de Barcelona, de 47,8 km y 52 estaciones, que enlaza la zona del río Llobregat con la zona del río Besós, rompiendo la radialidad de la red anterior del área metropolitana, la empresa Sorigué se ha responsabilizado de la construcción de las dovelas prefabricadas de los túneles, teniéndose en cuenta las diferentes acciones a las que estas estarán sometidas, tanto en la fabricación como en la construcción.
Los retrasos en los proyectos debido a la incertidumbre de las condiciones geológicas y geotécnicas en la construcción de túneles dan lugar a diferentes fórmulas contractuales para asignar los riesgos, como el conocido como GBR (Geotechnical Baseline Report), que surgió en los años 70 en Estados Unidos, y que se ha generalizado internacionalmente en obras subterráneas, discutiéndose en otro artículo sus beneficios y desafíos en el contexto del libro Esmeralda, un contrato estándar que incluye el GBR como documento obligatorio.
La reanudación en 2021 del túnel de la línea L9 del Metro de Barcelona, que antes comentábamos, iniciada en 2002, promovida por la Generalitat de Catalunya, de la que aproximadamente el 78% de los túneles ya están operativos, con 37 estaciones en funcionamiento, ha supuesto el desmontaje de la tuneladora anterior NFM, realizada según un proceso complejo desde el interior del túnel, con el corte y desguace de la tuneladora y sus equipos, y la puesta a punto de la nueva tuneladora HK S-442, preparada para trabajar en toda la sección del túnel, aunque en algunos tramos se construyó con losa intermedia. El haber conseguido desactivar la tuneladora anterior, con sus equipos auxiliares, descrito en este artículo, con la participación de distintas empresas, después de una pausa de diez años, se considera un hecho sin precedentes en cualquier otro proyecto del sector.
AETOS vuelve a coordinar este especial, definiendo una parte de la problemática diversa que plantean los túneles
El metro de Sídney es el proyecto masivo de mayor magnitud de Australia, con una red que alcanzará los 113 kmcon 46 estaciones. El contrato de ejecución de los túneles, los pozos y las galerías fue adjudicado a un consorcio formado por las empresas constructoras Acciona y Ferrovial, y el diseño, a las empresas de ingeniería TYPSA y Jacobs. Junto con los condicionantes geológicos y ambientales del paso en túnel de la bahía, el diseño de las estaciones supuso un desafío para integrar la infraestructura en el tejido urbano. El diseño en base al modelo BIM, tanto de las estaciones como de las galerías de conexión, ha supuesto una colaboración entre equipos multidisciplinares ubicados en distintas ciudades, apostando por la atomización y el control en la construcción con tecnologías que ya forman parte de los proyectos de túneles.
La nueva línea ferroviaria de alta velocidad británica HS2 tiene en el túnel gemelo de Bromford, de 5,8 km de longitud, uno de los puntos singulares, para lo que ha sido necesario construir 13 pasajes transversales entre los dos túneles principales por motivos de evacuación. En otro artículo de este número especial se describen los fundamentos y enfoques para el diseño de las galerías y cavernas entre túnel y pozo intermedio mediante trabajos de modelización numérica desarrollados bajo un único y extenso modelo en 3D.
El cierre de la circunvalación Américo Vespucio, en Santiago de Chile, con una autopista de tres carriles por sentido, de los cuales la mayoría discurren en túnel bajo una zona densamente poblada, se realizó con una solución híbrida que combina dos métodos de construcción diferentes. Mientras la plataforma del nivel superior se ha construido con un método NATM a sección completa, el nivel inferior se ha construido con una sección tipo zanja mediante pilotes separados cada 5 m, arriostrados en su cabecera por una losa pretensada situada entre ambos niveles. En el artículo, se describen los métodos de construcción de los dos niveles y los modelos numéricos tridimensionales utilizados para cada tramo de túnel.
La central hidroeléctrica de almacenamiento por bombeo de Kidston, en Queensland (Australia), aprovechando una antigua mina de oro en desuso, va a producir energía renovable, tanto hidroeléctrica como solar y eólica, suficiente para abastecer al equivalente de 143.000 hogares. El modo de generación del complejo hidroeléctrico consiste en el agua pasando desde el embalse superior a través de dos pozos de entrada verticales hasta una casa de máquinas subterránea que contiene dos turbinas de bombeo. Desde allí, el agua se descarga al nivel inferior a través de dos túneles de descarga. Además de las conexiones hidráulicas principales, el proyecto implica la construcción de una serie de túneles y pozos adicionales auxiliares, en donde la empresa Mott Mac Donald formó un equipo para el diseño del proyecto en el que han participado ingenieros españoles, describiendo también el articulo las particularidades del diseño de los túneles con hormigón con fibras.
La prolongación de la línea 3 del metro de Madrid desde Villaverde Alto a El Casar ha requerido la construcción de un tramo subterráneo de vía doble con tres procedimientos, en función de las características geotécnicas del terreno excavado y del existente. Con la rasante a poca profundidad, se construyó un túnel entre pantallas laterales, sobre las que se apoya una losa de hormigón armado. En otro tramo se construyó el túnel, mediante el método belga, tradicional en Madrid. Finalmente, en otro , debido a la compacidad de los materiales, con presencia de yeso recristalizado, se acudió al llamado “Método Secuencial de Madrid”, basado en sistemas muy utilizados en zonas con materiales parecidos. Ello ha dado lugar a distintos rendimientos según tramos y métodos constructivos, que se describen en otro artículo de la Revista.