El túnel base de San Gotardo: Introducción y antecedentes

El túnel base de San Gotardo: Sostenimientos y revestimientos (5 de 6)

PARTE 5, Especial “Túnel de San Gotardo” perteneciente a la Revista Obras Urbanas número 57. El artículo se irá publicando en la web en diferentes fragmentos.
Publicaciones anteriores:
El túnel base de San Gotardo: Introducción y antecedentes
“El túnel base de San Gotardo: Solución proyectada
“El túnel base de San Gotardo: Encuadre Geológico-Geotécnico
“El túnel base de San Gotardo: Estrategia constructiva
Erik von Munthe auf Morgenstierne; Ingeniero de Minas M.A.T.S.A.
Pedro Caro Perdigón; Doctor Ingeniero.
Héctor Vélez Pérez; Ingeniero de Minas. GINPROSA INGENIERÍA.

Sostenimientos y revestimientos específicos

Los comportamientos geotécnicos asociados a los túneles profundos son un auténtico desafío para los técnicos diseñadores y constructores. No resulta fácil prever la magnitud de las deformaciones y los esfuerzos. Las deformaciones en ocasiones han llegado a superar el metro, desarrollando esfuerzos que superan la capacidad del sostenimiento o revestimiento colocado. Los tipos y técnicas de sostenimiento que se emplean son especiales, y en muchas ocasiones diseñados específicamente para túneles concretos.

Los sostenimientos empleados en la construcción del túnel de San Gotardo, tanto para los en los tramos ejecutados mediante tuneladora abierta TBM, el método convencional y el pozo de Sedrun están basados en el empleo de bulones, hormigón proyectado, mallazo y cerchas y otros elementos de refuerzo tales como paraguas de micropilotes, enfilajes, etc.

Estos elementos mencionados combinados de diferentes maneras han sido capaces de soportar las diferentes situaciones que se han dado desde  un punto de vista tensional, a lo largo de los diferentes sectores. Esta combinación puede desglosarse de manera global en dos grandes grupos de sostenimientos:

  • Sostenimientos para mecanismos de rotura frágil
  • Sostenimientos para mecanismos de deformación flexible

Hay que mencionar que los tramos ejecutados mediante TBM abierta, el sostenimiento fue realizado mediante una dovela de base, y que posteriormente el resto combinando los elementos citados anteriormente, tales como cerchas, hormigón proyectado, pernos, etc.

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Figura 7.a: Sección con TBM. Fuente: Herrennckt

Sostenimientos para mecanismos de rotura frágil

Los mecanismos de rotura frágil requieren una rápida colocación de sostenimiento. No generan empujes excesivos, pero la deformación asociada a la rotura se desarrolla con gran rapidez. Dentro de esta categoría de inestabilidades se encuentran los desprendimientos de bloques, los estallidos de roca, etc.

Como se ha indicado anteriormente, el rockburst puede ser de dos tipos: sísmicamente inducido y tensional (strainbusrt). El primero de ellos supone el desprendimiento súbito y violento de bloques, como consecuencia de voladuras cercanas o terremotos. El strainburst se manifiesta habitualmente como un lajado (spalling o slabing) de la roca, siendo la proyección violenta menos frecuente.

Para sostener este tipo de inestabilidades suelen emplearse los bulones y mallazos, ya que estos elementos desarrollan una capacidad inmediata de soporte. Posteriormente se completan con hormigones proyectados, reforzados con fibra. Los requerimientos de sostenimiento para hacer frente al Rockburst, dependerán de la severidad prevista para el fenómeno, tal como se establece en la Tabla 7.1.I.

San Gotardo

Tabla 7.1.I: Requerimientos de sostenimiento para RockBurst ( Manual de Túneles.CLJ)

El rockburst más intenso, requiere una capacidad deformativa y de absorción de energía importante. En la Figura 7.1.a, pueden observarse las prestaciones de diferentes tipos de mallazos y hormigones proyectados cuando se emplean frente a cargas dinámicas, consecuencia del fenómeno.

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Figura 7.1.a: Capacidad de diversos mallazos y hormigón proyectado a cargas dinámicas generadas por rockburst (Stacey 2001)

Las mejores capacidades deformativas y de absorción de energía se consiguen combinando diferentes tipos de mallazos reforzados con cables (rope lacing). El gráfico también ilustra que, frente a las cargas dinámicas, es más eficaz la combinación de mallazo y gunita que la de gunita y fibras. En la Figura 7.1.b adjunta se ilustra la aplicación conjunta de mallazo y cables en la contención de rockburst severo.

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Figura 7.1.b: Ejemplo de sostenimiento para el control del Rockburst (Whyatt, 2000)

Cuando el fenómeno es menos intenso, con desarrollo de lajado de la roca, la aplicación de gunita con fibras y mallazo, además de bulones, es generalmente suficiente. Existen procedimientos de cálculo y dimensionamiento para este caso que  pueden ser consultados en diferente bibliografía, como por ejemplo (M. Van Sint, 1999).

Sostenimientos para mecanismos de deformación flexible

Para sostener y estabilizar las excavaciones en terrenos que sufren fenómenos de squeezing, suelen aplicarse dos enfoques técnicos distintos (Barla, 2001):

  • Enfoque “Activo”, también llamado “Método Pesado” o “Principio de Resistencia”, cuyo objetivo es prevenir las deformaciones por medio de sostenimientos rígidos y de gran resistencia. Bajo la aplicación de este principio los sostenimientos aplicados soportan fuertes cargas. Un camino alternativo, dentro de este principio resistivo, consiste en el pre refuerzo o pretratamiento del terreno por delante del frente del túnel para tratar de limitar las deformaciones en el sostenimiento que posteriormente se coloque.
  • Enfoque “Pasivo”, también conocido como “Método Ligero” o “Principio Flexible”, cuya idea de base es permitir que el sostenimiento se deforme, de manera controlada, de modo que este solo entra en carga cuando el terreno ha sufrido una considerable deformación. De esta manera se consigue estabilizar el túnel con menores costes, ya que la carga final sobre el sostenimiento es más reducida, permitiendo disminuir las cuantías.

Con frecuencia la aplicación del principio de resistencia no es viable, ya que las cargas desarrolladas sobre el sostenimiento no son técnicamente manejables, o lo son a un coste demasiado elevado. En cambio, aplicando el principio flexible, generalmente se consigue reducir las cargas, hasta hacerlas soportables por los materiales habitualmente aplicados para el sostenimiento.

El principio flexible tiene su origen en la observación empírica de que la presión del terreno se reduce cuando se va incrementando su deformación. Los procedimientos que de manera más común se emplean son, generalmente de manera conjunta, son:

  • Sobre-excavacón: el túnel se excava con un perfil de mayor radio del estrictamente necesario. De este modo se genera suficiente espacio para que la convergencia reduzca el nivel tensional, sin ocupar el espacio útil del túnel.
  • Aplicación de sostenimientos/ revestimientos flexibles: se trata de elementos de sostenimiento o revestimiento que tienen la propiedad de ser flexibles, admitiendo gran deformación. En general hay tres tipos básicos de este tipo de sostenimientos: las capas compresibles en contacto con el terreno, los elementos deslizantes (p.e, las cerchas TH) y los elementos compresibles.
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Figura 7.2.a: Tipos básicos de sostenimientos flexibles: capas compresibles sobre-excavadas, elementos deslizantes y elementos compresibles. (Anagnostou, 2007)

En la mayor parte de las ocasiones, se combinan las sobre-excavaciones con los elementos flexibles. En la ejecución del Túnel de base del Gotardo,  se aplicaron conjuntamente en la excavación de la zona de terreno fluyente (squeezing rock) de Sedrun.

  • En primer lugar se procedía a excavar la sección del túnel con un sobre ancho de 70 cm respecto al perímetro teórico.
  • A continuación se aplicaba una ligera capa de sellado de gunita, y se instalaban elementos de sostenimiento capaces de soportar grandes deformaciones, tales como cerchas deslizantes TH y bulones. A esta fase de sostenimiento se le denominaba “fase flexible” y suponía la aplicación de una cuantía de sostenimiento relativamente baja.
  • En una última fase, se aplicaban los materiales de sostenimiento menos flexibles, tales como el hormigón proyectado. Su aplicación se completaba cuando las deformaciones prácticamente habían concluido. A esta fase se le denominaba “fase resistente”.

Sobre-excavación

El empuje que el terreno ejerce, decrece a medida que aumenta la deformación del mismo. Esta característica geotécnica está en el origen de la idea de sobre-excavar el túnel respecto al perímetro teórico de excavación, para de ese modo limitar la carga sobre el sostenimiento.

La sobre-excavación se estima en la fase de proyecto, mediante programas de cálculo. Se estiman diferentes valores de sobrecorte, a partir de predicciones realizadas con programas de elementos finitos o de diferencias finitas.

En los túneles ejecutados mediante método convencional, la magnitud de la sobreexcavación puede definirse sin limitación.

En el caso de los túneles ejecutados mediante tuneladoras, la excavación extra se consigue mediante los discos cortadores perimetrales. La magnitud de la sobre-excavación es la fijada por las posibilidades geométricas de dichos cortadores , generalmente no más de 15 cm de radio. Cabe la posibilidad de emplear una tuneladora de eje descentrado para aumentar la sobre-excavación, pero en la práctica no suelen alcanzarse grandes magnitudes de sobre-excavación.

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Figura 7.2.1.a: Cortadores perimetrales para sobre-excavación. (Voerckel, 2001)

Sostenimientos flexibles con N.A.T.M

La aplicación de elementos flexibles de sostenimiento no es una idea reciente. Los primeros elementos definidos fueros las cerchas deslizantes de perfil TH, diseñados por los ingenieros de minas Toussaint y Heintzmann, en la primera mitad del siglo XX.

Rabcewicz, en 1950, relató ejemplos de sostenimientos flexibles constituidos por vigas de madera embebidas en hormigón. Las vigas se colocaban en sentido longitudinal al túnel, y actuaban como elemento compresible.

CERCHAS METÁLICAS:

Han sido el primer elemento flexible de sostenimiento en emplearse. Su deformabilidad se obtiene por dos procedimientos:

  • Deslizamiento de un perfil sobre otro, del modo que lo hacen las cerchas TH.
  • Deslizamiento de los perfiles en el interior de una brida o pieza especial. Este procedimiento es el que se emplea para hacer deformables los perfiles rígidos HEB, reticulares, etc.

La Figura 7.2.2.a ilustra el mecanismo de deformabilidad de cada uno de los perfiles citados. El caso (a) corresponde al mecanismo de unión entre perfiles TH. Los dos perfiles se colocan uno sobre otro, por su lado cóncavo, y se fijan con una brida atornillada. Cuando el terreno empuja la cercha, se produce el deslizamiento de un perfil en el interior del otro, reduciéndose el perímetro de la cercha y con ello, el radio interior del sostenimiento. Este mecanismo permite que la cercha sigua soportando el terreno, aunque se produzca su deformación. Para el caso (b), correspondiente e perfiles HEB o similares, se constituye una carcasa atornillada que guía a los perfiles. Los perfiles se desplazan por el interior de la carcasa, hasta que entran en contacto. Las cerchas reticulares, que corresponden al caso (c), las varillas de los dos perfiles que se unen, se empalman con bridas, rozando cada varilla con su homóloga cuando el perfil entra en carga.

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Figura 7.2.2.a: Conexiones deslizantes en cerchas metálicas (Anagnostou, 2007)

En el túnel San Gotardo se llegaron a poner cerchas TH 44/70 para hacer frente a los diferentes estados tensionales encontrados, con unos espaciados entre 0,33 m y 1 m. Además se incluyó en muchas secciones una sobre-excavación entre 30 y 70 cm. En la Figura 7.2.2.b vemos una panorámica de su disposición y croquis.

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Figura 7.2.2.b: Conexiones deslizantes en cerchas TH en San Gotardo (Lombardi, 2006)

BULONES:

El bulón es un elemento muy importante para controlar las deformaciones del terreno, especialmente si su colocación es temprana dentro del ciclo de colocación del sostenimiento Se ha comprobado que una mayor densidad de bulonado aumenta la ductilidad del sostenimiento.

La deformabilidad de los bulones tradicionales puede incrementarse empleando diversas técnicas:

  • Empleando aceros deformables.
  • Instalando cabezas o placas deformables.
  • Aplicando elementos deformables entre la tuerca y la placa de reparto.
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Figura 7.2.2.c: Bulones de cabeza flexible. Túnel de Karawanken (Schubert, 1993)

Actualmente se han diseñado los bulones flexibles Roofex, de Atlas Copco, que se deforman acompañando al terreno, gracias a la inserción de un amortiguador en mitad de la barra del bulón.

Se han llegado a emplear en el túnel de San Gotardo, dependiendo de la sección tipo de sostenimiento empleada, bulones entre 6 y 8 m para secciones convencionales y entre 12 y 18 m para aquellas secciones donde hubo problemas de latas deformaciones.

HORMIGÓN PROYECTADO:

El hormigón proyectado es uno de los elementos de sostenimiento más rígidos que se emplean. En general, cuando se aplica en túneles con un alto nivel tensional como el de San Gotardo, es conveniente retrasar la aplicación completa de toda la cuantía prevista.

En este caso también se han empleado han empleado hormigones proyectados con una curva de fraguado ralentizada, de manera que en su tramo inicial se mantiene plástica y poco resistente, endureciendo al cabo de varios días. El tramo inicial de plasticidad es el que permite que el hormigón proyectado acompañe al terreno en su deformación.

En la Figura 7.2.2.d se puede apreciar una sección tipo de sostenimiento en el túnel San Gotardo donde se aprecian los espesores importantes de hormigón proyectado así como el resto de elementos de sostenimiento comentados anteriormente.

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Figura 7.2.2.d: Sostenimiento pesado para deformaciones importantes (Barla, 2008)

ELEMENTOS DEFORMABLES:

La necesidad técnica de conferir flexibilidad a los sostenimientos basados en el empleo de hormigón proyectado llevó al diseño de elementos deformables, integrados dentro de la propia capa de gunita. Se distribuyen en el sostenimiento conformando una o varias ranuras longitudinales. En la Fotografía 7.2.2.a pueden verse los impresionantes efectos que se vieron en el túnel de San Martín La Porta en la línea Lyon-Turin.

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Fotografía 7.2.2.a: Sostenimientos reparados. San Martín La Porte. Lyon-Turin (Barla, 1999)

Los principios sobre los que se basa el diseño de estos elementos son:

  • Resistencia inicial relativamente baja, acompañando a las deformaciones del terreno.
  • Pequeña variación de resistencia después de alcanzar el pico de carga.

Actualmente existen diversos elementos deformables, de acuerdo a estos principios. Pueden destacarse los siguientes (Schubert, 2008):

  • Elementos LSC (Linning Stress Controllers).
  • Elementos BE (Bochumer Eisenhütte)
  • Elementos HiDCon
  • Elementos Compex

Los elementos LSC que se instalaron en el túnel de San Gotardo son fabricados por ALWAG, sobre diseños de la Universidad de Graz, son probablemente los de uso más extendido. Se trata de un conjunto de tubos apoyados sobre placas metálicas en sus extremos, formados por elementos que se integran en el hormigón proyectado, conformando ranuras longitudinales a lo largo de todo el sostenimiento. A medida que se inicia la carga del sostenimiento, los tubos se van deformando, acompañando al cierre de la sección del túnel por efecto de la convergencia. Los tubos se deforman como un acordeón, hasta alcanzar un tope máximo, a partir del cual se alcanza su carga resistente de pico.

Se realizaron ensayos en laboratorio de diferentes tipos de elementos; simples, dobles y triples, así como modelos numéricos que posteriormente se contrastaron in-situ con secciones de ensayo, Fotografía 7.2.2.b siguiente.

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Fotografía 7.2.2.b: Ensayos en laboratorio y monitoreo de sección en sector de Sedrun (Schubert, 2004)

Estos elementos se colocan alineados entre elementos contiguos, en una o dos hileras, generalmente en las zonas de hombros y/o orejas de la sección de avance del túnel, aunque finalmente dependerá de las condiciones existentes acordes a los modelos numéricos realizados.

En el sector de la caverna de Faido, ésta tuvo que ser reparada posteriormente con un nuevo diseño de sostenimiento flexible debido a las grandes deformaciones ocasionadas por el squeezing.

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Figura 7.2.2.e: Sostenimiento con LSC en el sector de Faido (Strabag 2009)

En la Tabla 7.2.2.I pueden verse algunas referencias internacionales a parte del túnel de San Gotardo en los cuales se han empleado estos elementos.

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Tabla 7.2.2.1: Referencias de empleo de los Lining Stress Controllers. (Universidad de Graz)

Otro sistema de elementos deformables es el denominado BE, diseñado en Alemania. Consiste en un conjunto de tubos y placas metálicas, que son cargados perpendicularmente el eje de los mismos. Como consecuencia de la carga, los tubos se deforman, adoptando una forma oval. Son menos resistentes que los elementos LSC, pero su respuesta es más progresiva.

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Fotografía 7.2.2.c: Sostenimiento elementos BE. Túnel de Alberg (Strabag 2001)

Se han diseñado también elementos fabricados a base de hormigón. El elemento HiDCon, diseñado en Suiza para su empleo en el Túnel de Lötschberg, está constituido por cemento, fibras metálicas, partículas de vidrio, junto con una serie de refuerzos transversales. Tiene un comportamiento muy rígido, alcanzando su máxima carga con una deformación de tan solo un 2 %. En ocasiones, este comportamiento rígido puede provocar daños en el sostenimiento de hormigón proyectado, en cuyo caso se opta por mejorar su flexibilidad aplicando capas de poliestireno de 40 mm de espesor en sus extremos. La Fotografía 7.2.2.d ilustra su disposición geométrica.

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Fotografía 7.2.2.d: Sostenimiento elementos HiDcon. Túnel de Lötschberg (Lombardi 2009)

Finalmente existen otros dispositivos, como los elementos Compex, desarrollados en Austria están fabricados con cemento y burbujas de poliestireno, reforzado con un mallazo ligero. Presentan una respuesta inicial muy rígida, pero alcanzada cierta deformación su respuesta es constante.

Aspectos específicos en la construcción de los túneles

Dentro de los aspectos más reseñables que se han mencionado en los apartados anteriores también merecen una atención especial aquellos aspectos más específicos que se llevaron a cabo tanto en la perforación  de los túneles mediante métodos convencionales como a la perforación con tuneladoras.

MÉTODOS CONVENCIONALES

Respecto al primero de ellos un proceso constructivo significativo que se realizó fue la ejecución de inyecciones de impermeabilización y de contacto para reducir las afluencias de agua así como la reparación de ciertas secciones que por motivo de las elevadas deformaciones sufridas se debieron reparar. Dichos procedimiento, al igual que otros en el túnel de San Gotardo, se sistematizó, y para ello Rowa diseñó varios equipos sobre plataformas con varios brazos de perforación,  unidades de inyección, martillos hidráulicos, etc. En la Fotografía 8.a se pueden ver estos equipos.

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Fotografía 8.a: Plataformas de reparación e inyecciones (Fuente: Rowa)

Cabe mencionar que estos equipos también se emplearon en algunas zonas cuya excavación fue realizada con tuneladora, especialmente el equipo de inyección.

EXCAVACIÓN CON TUNELADORAS

En cuanto al segundo, las tuneladoras cabe mencionar los siguientes aspectos que ocurrieron:

  • Desgaste excesivo de cortadores
  • Surgencias de agua importantes
  • Rockburst y Squeezing: explicados con más detalle anteriormente.
  • Inestabilidad de la clave del túnel con deformación frágil
  • Bloqueo de la cabeza de corte por bloques grandes de roca
  • Atrapamiento de la tuneladora

Desgaste excesivo de cortadores

En los sectores de Erstfeld y Amsteg, las tuneladoras Gabi I y II llegaron a tener consumos excesivos de cortadores debido a la alta abrasividad de los granitos y gneises encontrados. Cerchar clasificó los distintos tipos de rocas según su Clasificación de Abrasividades de Cerchar según se muestra en la Figura 8.a,los materiales encontrados superaron en más del doble el valor de CAI de 2,7 de diseño inicial, hasta unos valores de más de 5 puntos en algunos casos.

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Figura 8.a: Abrasividades del sector Erstfeld. (Fuente: Strabag)

La consecuencia inmediata de este problema fue un aumento de paradas programadas para el cambio de los discos en los cortadores, siendo el consumo de estos más elevado de lo inicialmente considerado.

Otros factores relativos a la excesiva abrasividad de la roca fue un desgaste prematuro de las planchas de acero que conformaban la cabeza de corte. Para mitigar este problema se dispusieron chapas soldadas en el frontal de la  cabeza con características especiales anti desgaste.

Surgencias de agua importante

En los sectores de Faido y Bodio se presentaron episodios de fuertes surgencias de agua subterránea, llegando en algunas ocasiones a los 100l/s, con unas presiones de hasta 200 bar y unas temperaturas de hasta 48 ºC. Ante la peligrosidad de los trabajos  se decidió hacer unos tratamientos de rebajamiento del nivel freático, combinados con inyecciones de impermeabilización. Tanto para el tratamiento de rebajamiento como el de sellado se realizaron varias campañas de ensayos de bombeo y tests de adecuación para diferentes tipos de inyecciones. En la Fotografía 8.b pueden observarse unas panorámicas del efecto de intrusión del agua.

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Fotografía 8.b: Panorámicas de intrusiones de aguas subterráneas (Fuente: Hochtchieff)

El sistema de rebajamiento empleado tuvo que ser monitorizado en superficie, puesto que se debieron cumplir unos niveles máximos de asientos y deformaciones en superficie, en especial en aquellas zonas donde había superestructuras importantes como en el caso de ciertas presas que ya se han comentado en este artículo.

Inestabilidad de la clave del túnel por deformación frágil

Las tuneladoras se enfrentaron a este problema en los sectores de Faido , Bodio y algunas zonas de Amsteg.

Los túneles en los que se observan o esperan los mecanismos de rotura frágil suelen corresponder a materiales competentes, generalmente de buena calidad geomecánica, aunque con elevados niveles tensionales.

Los efectos tensionales de las roturas y deformaciones frágiles pueden afectar al ritmo de avance de este tipo de la tuneladora, aunque no llegan a impedir su trabajo. Según la predominancia de los empujes verticales (K0 = sh/sv < 1) o los horizontales (K0 > 1), la tuneladora se ve afectada de manera distinta. En efecto, tal como se aprecia en la Figura 8.b, si la tensión horizontal es la predominante y principal (σ1 = sh y σ 3 = sv), las rotura (spalling o lajado)se concentran fundamentalmente en la zona de bóveda de la sección, mientras que en el caso de predominancia de la tensión vertical (σ 1 = sv y σ 3 = sh), las roturas se concentran en las zonas de hastiales.

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Figura 8.b: Zona de rotura frágil en función de relación de tensiones. (Fuente: Anagnostou 2000)

En el caso de predominancia de tensiones verticales (k0 < 1), el spalling afecta a las zonas de apoyo de los grippers. En el caso de una TBM abierta, el avance de la máquina se ve ralentizado, como se vio en el terreno, ya que se hace necesario reforzar la zona de apoyo para que los grippers permitan generar el empuje necesario. En el caso del Doble Escudo, la situación es más favorable, pues la máquina puede trabajar como Simple Escudo, siendo los cilindros hidráulicos traseros los que aportan el empuje necesario apoyando contra el revestimiento de dovelas o contra el refuerzo o sostenimiento pesado colocado detrás del segundo escudo.

En el caso de predominancia de tensiones horizontales (k0 > 1), las roturas tensionales se concentran fundamentalmente en la zona de bóveda. En estas condiciones, la afección a las tuneladoras suele ser menor, pero se requiere que el sostenimiento sea colocado justo detrás de la máquina para evitar caídas de bloques sobre el personal. Para este último caso se empleó malla Mc Nally en la parte trasera justo detrás del escudo y los espadines del mismo. En la Fotografía 8.c puede verse una panorámica de la misma.

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Fotografía 8.c: Panorámica de malla McNally detrás de la TBM. (Fuente: Lombardi 2009)

Observe el lector como la malla está sujeta mediante perfiles UPN que posteriormente se amarrarán mediante bulones al macizo rocoso.

Bloqueo de la cabeza de corte por grandes bloques de rocas

En todos los sectores donde se utilizaron tuneladoras y en especial los sectores de Bodio y Fadio en el lado sur, en varias  ocasiones la cabeza de corte de la tuneladora se atrancaba. Estas zonas  albergaban bloques de tamaños decimétricos e incluso métricos de rocas en una matriz  de peor calidad geotécnica. Esta situación provocaba que los bloques no podían ser arrastrados por el sistema de acarreo de la cabeza de corte, provocando el atascamiento de la misma y de los propios cortadores. En la Fotografía 8.d puede verse esta situación.

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Fotografía 8.d: Bloques de roca (Fuente: Strabag)

Estas situaciones se tuvieron que resolver mediante parada de la máquina y limpieza manual o con agua a presión de la zona de cortadores. Para el desatranco de la cabeza, se realizaron unos procedimientos para el control de par-empuje y rotación de manera progresiva.

Atrapamiento de la tuneladora

Estos eventos se produjeron en el sector de Bodio entre el pk de perforación 2+680 y 3+300 aproximadamente para los dos tubos. Según la información geotécnica de la que se disponía, se preveía encontrar unas zonas de fallas subverticales  con un gneiss muy diaclasado, sin embargo la realización al mismo tiempo del ataque intermedio de en el sector de Faido alertó que dicho sistema de fallas subverticales no eran tal, sino subhorizontales. En la Figura 8.c se muestra el sistema de fallas en planta  que se conformó en base a los datos recogidos en Faido al ejecutar previamente la primera fase de la estación multifuncional mediante métodos convencionales.

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Figura 8.c: Sistema de fallas en sector Faido. (Fuente: AlpTransit)

De modo que en el sector de Bodio más al sur el sistema de fallas quedaría como el representado en la Figura 5.2.a.

De modo que en gran parte del tubo este la zona de falla se encontraría en la zona de clave produciendo grandes cavernas sobre la máquina y deformaciones excesivas detrás del escudo de la máquina. En la Figura 8.d se aprecia lo comentado.

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Figura 8.d: Efectos de falla subhorizontal en el sector de Bodio. (Fuente: Lombardi)

Volviendo al sector de Faido y pasando la estación multifuncional, una de las tuneladoras, concretamente la del tubo Oeste, Heidi, quedó atrapada en el cuerpo de una zona de falla. Inicialmente se procedió a una inyección desde la propia máquina para tratar el terreno y posteriormente realizar un procedimiento progresivo de aplicación de parempuje-rotación para el des atascamiento de la máquina, pero después de realizar varias pruebas, no se tuvo éxito.

Se intentaron nuevamente nuevas inyecciones, pero tampoco resultó exitoso, por lo que hubo de pensarse otra solución. La solución tomada fue el realizar desde el tubo este un nicho desde el cual se realizaron varios sondeos exploratorios y posteriormente un tratamiento del terreno para consolidación del mismo. Además, desde el mismo tubo este se realizó una galería de salvamento que acabó enfrentada al tubo oeste. En la zona de enfrentamiento se realizó una calota de avance bajo un abrigo de paraguas de micropilotes para que la máquina pudiera pasar a media sección, el resultado fue un éxito. En la Figura 8.e se aprecia lo descrito.

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Figura 8.e: Rescate de tuneladora tubo oeste en Faido. (Fuente: Lombardi)

Protección ambiental y valores de referencia

En la realización del proyecto túnel de base de San Gotardo se implementaron unos estrictos controles y protección medioambiental a lo largo de su construcción en las áreas de:

  • Control de polución en el aire.
  • Tratamiento de las aguas utilizadas y que salían de los tubos.
  • Polvo y protección contra el ruido, mediante un complejo sistema de cintas transportadoras protegidas.
  • Protección de flora y fauna.
  • Reutilización de materiales para material de construcción y regeneración.

Para este último apartado se trató el material detritus proveniente del túnel para la fabricación de áridos para el hormigón proyectado del sostenimiento y revestimiento. Además, parte del escombro se utilizó también para la regeneración de las orillas del lago de Uri., como se ve en la Fotografía 8.1.a.

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Fotografia 8.1.a: Protección contra el polvo y ruido. Reacondicionamiento lago Uri (Fuente: AlpTransit)

Cabe resaltar que en la construcción del túnel de base se evacuaron 28,2 Mt de escombro, el equivalente a un tren de carga desde Zurich hasta Chicago.

Finalmente hay que comentar como gran proyecto que ha sido aquellas magnitudes más significativas en su construcción en cuanto a consumos y material utilizado. En la Tabla 8.1.I se muestran.

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Tabla 8.1.1: Cantidades más significativas en la construcción (Fuente: AlpTransit)

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