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La Clave | El complejo mundo de los puertos
Refuerzo estructural y refuerzo de diques de abrigo en la costa vasca
Los ejemplos de Bermeo y Ondarroa
Néstor Urrutxua Miguel
Ingeniero de caminos, canales y puertos.
Director de la División de Puertos y Costas de TYPSA Euskadi.
Alberto García Morales
Ingeniero de caminos, canales y puertos.
División de Puertos y Costas de TYPSA Euskadi.
David López Rivas
Ingeniero de caminos, canales y puertos.
Director de la División de Puertos y Costas de TYPSA.
Vicente Negro Valdecantos
Catedrático de la Universidad Politécnica de Madrid.
Saioa Rezabal Arocena
Ingeniera de caminos, canales y puertos.
Responsable de Obras Públicas,
Dirección de Puertos y Asuntos Marítimos del Gobierno Vasco.
Borja Zugasti Bernardo
Ingeniero caminos, canales y puertos.
Responsable de Obras Públicas de Bizkaia,
Dirección de Puertos y Asuntos Marítimos del Gobierno Vasco.
Es evidente que, en los últimos años, los episodios de eventos extremos relacionados con el oleaje y otros fenómenos meteorológicos debidos al cambio climático son cada vez más frecuentes. En la costa cantábrica, el año 2014 marcó un punto de inflexión al registrarse una serie de temporales cuya energía y capacidad destructora en las infraestructuras portuarias y costeras se dejó notar a lo largo de todo el Cantábrico, ya que a las elevadas alturas de ola registradas se les unieron unas condiciones de mareas vivas, periodos del oleaje altos y de duración elevada.
La necesidad de preparar las infraestructuras frente a estos episodios y la política de mantenimiento y refuerzo de las infraestructuras portuarias —competencia del Gobierno Vasco a través de la Dirección de Puertos y Asuntos Marítimos— han dado lugar a importantes obras de refuerzo de los principales diques de abrigo del País Vasco. Así, en los últimos años se han emprendido proyectos de refuerzo de los diques de abrigo de su competencia, esto es, Bermeo, Ondarroa, Orio, Zumaia, Getaria y Hondarribia. De entre todas las actuaciones realizadas se detallan a continuación dos ejemplos: una actuación ya ejecutada, el dique de abrigo de Bermeo, y otra, en Ondarroa, que se encuentra en fase de proyecto.
Obra ejecutada: refuerzo del dique de abrigo del puerto de Bermeo
El dique de abrigo de Bermeo fue construido en diferentes fases durante el pasado siglo, prolongándose su longitud hasta los 700 m actuales a medida que aumentaban las necesidades del puerto, principalmente, con la construcción de los muelles comerciales de Erroxape.
El proyecto denominado Refuerzo del Dique de Abrigo del Puerto de Bermeo —redactado en julio de 2016 y cuyas obras de refuerzo se han acometido parcialmente en dos fases (fase I, realizada los años 2016 y 2017, y fase II, en el año 2021)— consiste en el refuerzo integral del dique para evitar que los fuertes temporales sigan produciendo roturas parciales en él, como viene ocurriendo cada invierno durante la última década, especialmente desde el año 2014.
Un aspecto muy importante en el diseño del refuerzo del dique de abrigo es la compleja propagación del oleaje incidente hasta el dique, debido principalmente a los efectos de difracción en el cabo Matxitxako así como los de refracción y asomeramiento que se producen en la compleja batimetría de las inmediaciones del dique de Bermeo.
Proyecto y ensayos 3D
Para conocer con exactitud el estado actual del dique y el comportamiento de la solución proyectada se realizó un ensayo en modelo físico 3D en la Universidad de A Coruña (GEAMA).
Los resultados obtenidos en el ensayo en dicho modelo físico confirmaron la precariedad del dique en su estado actual, por lo que se trató de buscar un equilibrio entre el aumento de la cota del espaldón y la colocación de bloques en el manto principal, aumentando así la cota de coronación de la berma. Como novedad se proyectó la utilización de hormigón de alta densidad frente al hormigón convencional o a la piedra caliza, poniendo así en valor un residuo de las acerías de horno eléctrico (se evitó el uso de 22 000 t de árido natural con el consiguiente beneficio medioambiental) y obteniendo un aumento de la densidad del hormigón.
Obviamente, el proyecto constructivo ha tenido en cuenta el efecto del cambio climático en el nivel del mar de diseño, lo que se traduce en un mayor oleaje para el cálculo de los elementos de refuerzo del dique.
El 9 de febrero de 2016, en la fase de redacción del proyecto de refuerzo, un fuerte temporal produjo la rotura de 35 m del espaldón del dique, por lo que el Gobierno Vasco encargó a TYPSA la redacción del Proyecto de Emergencia y la Asistencia Técnica a la Dirección de Obra del refuerzo del dique de abrigo del puerto de Bermeo.
El nuevo proyecto de emergencia debía reconstruir la rotura del espaldón y buscar una solución, de alcance parcial y rápida, para evitar futuras roturas, y todo ello debía ser compatible con el proyecto original de refuerzo integral del dique de abrigo. Por este motivo, se analizaron con detalle los puntos más débiles del dique y se diseñaron soluciones para cada zona del mismo, incluyendo micropilotaje en el espaldón para mejorar su monolitismo, así como su recrecido y protección con bloques de alta densidad de hasta 2,90 t/m3
Obra de refuerzo (Fase 1)
La obra comenzó en junio de 2016 y se prolongó durante un año. Primero se empezó con las labores de micropilotaje con 1 028 micropilotes, utilizando para ello cinco micropilotadoras que trabajaron de forma conjunta. Debido a las reducidas dimensiones de ciertas partes del espaldón fue necesario montar cimbras auxiliares donde apoyar la maquinaria.
Sección tipo proyectada. Tramo 3
Concluidas las labores de micropilotaje, se procedió al recrecido del espaldón mediante el empleo de hormigón convencional. La dificultad de acceso hizo que los rendimientos que se obtuvieron fueran bajos (30 m3/h).
Simultáneamente a los trabajos anteriores se fabricaron bloques de alta densidad con árido siderúrgico, habilitándose para ello un parque de bloques a 10 km de Bermeo. Este tipo de hormigón es muy sensible a cualquier cambio climático o de dosificación, haciendo necesario el control de la temperatura del hormigón en fresco y la aplicación de un correcto curado para evitar fisuras por retracción térmica durante el proceso de fraguado.
Una vez fabricados, los bloques se transportaron de manera mixta, esto es, terrestre y marítima, procurando limitar al máximo el tránsito de vehículos pesados por el interior de Bermeo. Así, los bloques fueron transportados en góndolas de transporte especial hasta la zona comercial del puerto de Bermeo, donde fueron cargados en una pontona y conducidos hasta la zona de acopio situada en el trasdós del dique.
La fase más delicada de la obra fue la colocación de los bloques de 40, 60 y 80 t. Como en los anteriores tajos, las reducidas dimensiones del dique impedían que los bloques se pudieran colocar con la grúa apoyada en el propio dique. Para los bloques de 40 t se montó una grúa de 200 t sobre una cimbra. Para los bloques de 60 t la operación fue similar, pero con una grúa de 600 t con oruga sobre el espaldón y otra sobre una cimbra de 8 m de altura. Finalmente, los bloques de 80 t se colocaron con la grúa de 600 t apoyada sobre el propio dique, aprovechando el sobreancho existente en el morro.
Obra de refuerzo (Fase 2)
Durante la segunda fase, que comenzó en enero y finalizó en octubre de 2021, se realizó el refuerzo del manto interior mediante bloques de hormigón de alta densidad de hasta 80 t de peso y densidad de 2,90 t/m3. Se llegaron a emplear 14 000 t de árido siderúrgico, contribuyendo, por tanto, a valorizar un residuo de las acerías de horno eléctrico en sustitución de árido calizo proveniente de cantera.
Con el objetivo de reducir las disminuir las afectaciones en la zona más urbana del puerto de Bermeo, la totalidad de los bloques se colocaron empleando medios marítimos mediante una grúa de 300 t situada sobre una pontona. El rendimiento medio en la colocación de bloques de 40 t en el manto del talud interior del dique fue de 16 a 20 unidades diarias en función de los condicionantes meteorológicos; en los bloques de 80 t el rendimiento fue de 4 a 8 unidades diarias.
Actuación en fase de proyecto: refuerzo del dique de abrigo del puerto de Ondarroa
En la actualidad el dique de abrigo de Ondarroa está conformado por un primer tramo recto de 166 m de longitud paralelo a la alineación de la costa y protegido, tras las obras de emergencia del año 2016, por bloques de 20 t, y por un segundo tramo, también recto, de 145 m de longitud, construido en sentido perpendicular a la costa y protegido con bloques de hormigón de 40 t.
En este primer tramo con tipología de dique mixto, cuyo espaldón, tras el refuerzo, corona a la cota +14,50 m, se producen unos rebases muy significativos derivados de los grandes temporales, acentuados tras el año 2014 y por las situaciones de emergencia climática que se están viviendo y agravados además por la pérdida continuada de bloques, la existencia de un cañón en la batimetría, un farallón en el quiebro de ambas alineaciones y un oleaje peraltado por los bajos rocosos que afecta a las instalaciones portuarias situadas en el trasdós del dique.
El Gobierno Vasco encargó en el año 2021 el Proyecto de Refuerzo del Dique de Abrigo del Puerto de Ondarroa donde se contemplaba, además de los refuerzos de los taludes, la minimización del rebase dentro de los límites admisibles tanto de sostenibilidad y ambientales como de impacto visual.
Redacción del proyecto
Para conocer con exactitud el estado actual del dique y el comportamiento de la solución proyectada se realizó un ensayo en modelo físico 3D en el Laboratorio de la Escuela de Caminos, Canales y Puertos de la Universidad Politécnica de Madrid.
Un aspecto crucial en este proyecto es la compleja batimetría sobre la que se asienta el dique. Pronto se comprendió que la fiabilidad del ensayo 3D dependía en gran manera de una fiel reproducción de la misma en el modelo; los técnicos del laboratorio lograron realizarlo con gran detalle y, en sí misma, constituye un elemento diferenciador.
Los resultados obtenidos pusieron de manifiesto la precaria situación de estabilidad en la que se encontraba principalmente el Tramo 1, así como los importantes rebases a lo largo del dique. En consecuencia, se planteó un aumento de la cota del espaldón y la colocación de bloques en el manto principal, aumentando la cota de coronación de la berma. Al igual que el refuerzo del dique de abrigo de Bermeo, y continuando con la política de sostenibilidad del Gobierno Vasco, para el diseño de los bloques del manto principal se utilizó hormigón de alta densidad con áridos siderúrgicos.
A partir del análisis del clima marítimo y de la propagación del oleaje, se calcularon alturas de ola de 8,26 m en Tramo 1 y 7,80 m en Tramo 2, periodo de pico de 19 s y dirección en aguas profundas del NW.
El proyecto contempla la colocación de diferentes bloques de hasta 60 t de peso y con una densidad de 2,75 t/m3. Para la colocación de los bloques será necesario el empleo de una grúa de 600 t de capacidad y, de nuevo, se precisará el empleo de una cimbra o plataforma sobre la que apoyar la grúa.
Para reducir el rebase se plantea el recrecido del espaldón en 1,50 m hasta la cota +16,00, mediante el cosido con micropilotes. Se calcula una reducción muy significativa del rebase en un rango de 30‑40%.
La Clave
Propagación del oleaje desde aguas profundas hasta el dique de Bermeo
Un aspecto muy importante en el diseño del refuerzo del dique de abrigo es la compleja propagación del oleaje incidente hasta el dique, debido principalmente a los efectos de difracción en el cabo Matxitxako, así como los de refracción y asomeramiento que se producen en la compleja batimetría de las inmediaciones del dique de Bermeo.
El buen funcionamiento de los puertos autonómicos, con las inversiones adecuadas, debe ser una prioridad absoluta
Conclusiones
Del mismo modo que ocurre en gran parte de los países del mundo, en los últimos años las infraestructuras portuarias en España vienen sufriendo un incremento de los daños originados por episodios extremos que se acercan, o incluso sobrepasan, los valores de diseño adoptados a lo largo de la historia por reconocidos ingenieros portuarios. En el caso del País Vasco, la mayor parte de los puertos autonómicos se encuentran protegidos con estructuras de abrigo que han sido ampliadas y reforzadas, con mayor o menor éxito, a lo largo de su historia individual. Esto explica que la casuística sea variada y que haya que adaptar las soluciones a las secciones existentes, por lo que una actuación sencilla en un puerto puede convertirse en un reto técnico en el puerto vecino.
Como ejemplo de todo ello, en este artículo se han detallado dos ejemplos de actuación. El primero (Bermeo) con la obra ya terminada, y el segundo, Ondarroa, en fase de finalización del proyecto previo a su licitación en el momento de escribir estas líneas. Ambos son buenos referentes de estructuras recientemente dañadas y que han precisado de estudios específicos para el diseño de las soluciones de reparación y refuerzo, incluyendo estudios en modelo físico en 3D para su optimización. Estos modelos, que a veces se piensan como exclusivos de actuaciones más grandes, cobran una especial relevancia también en obras de tamaño pequeño o medio, donde los efectos tridimensionales afectan prácticamente a toda la estructura, a diferencia de las grandes obras donde el análisis en 2D puede ser aplicable a una mayor proporción de la estructura.
No hay que olvidar que los centenares de puertos repartidos a lo largo de las costas españolas gestionados por las Comunidades Autónomas tienen una enorme importancia no sólo en la economía de las mismas, sino también en la sostenibilidad social y territorial de las comarcas costeras. Es por ello que el buen funcionamiento de los puertos autonómicos, con las inversiones adecuadas, debe de ser considerado como una prioridad absoluta.