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DOCUMENTO Nº1. MEMORIA Y ANEJOS
ANEJO 10. TÚNELES Y OBRAS SUBTERRÁNEAS
ESTUDIO INFORMATIVODEL PROYECTO DE INTEGRACIÓN
DEL FERROCARRILEN LA CIUDAD DE VITORIA-GASTEIZ
Marzo 2010
ESTUDIO INFORMATIVO DEL PROYECTO DE INTEGRACIÓN DEL FERROCARRIL EN LA CIUDAD DE VITORIA-GASTEIZ
ANEJO 10. TÚNELES Y OBRAS SUBTERRÁNEAS
ANEJO 10. TÚNELES Y OBRAS SUBTERRÁNEAS
ESTUDIO INFORMATIVO DEL PROYECTO DE INTEGRACIÓN DEL FERROCARRIL EN LA CIUDAD DE VITORIA-GASTEIZ ÍNDICE
ÍNDICE
1. INTRODUCCIÓN....................................................................................................... 1
2. CONDICIONANTES DE PARTIDA............................................................................ 1
2.1. Condicionantes geométricos.............................................................................. 2
2.2. Condicionantes funcionales ............................................................................... 2
2.3. Condicionantes Hidrogeológicos y geotécnicos................................................. 3
3. METODOLOGÍA EMPLEADA Y CRITERIOS DE DISEÑO ....................................... 3
3.1. Metodología empleada ...................................................................................... 4
3.1.1. Métodos de cálculo............................................................................... 4
3.1.2. Obtención de datos .............................................................................. 5
3.2. Criterios de diseño............................................................................................. 6
3.2.1. Estabilidad del frente de excavación .................................................... 6
3.2.2. Necesidades de sostenimiento............................................................. 7
4. DESCRIPCIÓN GEOLÓGICA Y GEOTÉCNICA GENERAL ..................................... 7
4.1. Caracterización de los materiales atravesados ................................................. 7
4.2. Estructura .......................................................................................................... 8
4.3. Hidrogeología .................................................................................................. 10
5. CARACTERIZACIÓN DE LA SOLUCIÓN ADOPTADA........................................... 11
5.1. Descripción de los túneles y obras subterráneas ............................................ 11
5.2. Problemática geotécnica.................................................................................. 13
5.3. Procedimientos constructivos .......................................................................... 17
5.3.1. Sistema de excavación....................................................................... 17
5.4. Necesidades de sostenimiento ........................................................................ 17
5.5. Definición de secciones tipo.............................................................................19
5.6. Emboquilles......................................................................................................20
5.7. Tratamientos especiales ..................................................................................20
5.7.1. Estabilidad del frente de excavación...................................................20
5.7.2. Acondicionamiento del terreno............................................................21
5.8. Revestimiento...................................................................................................22
5.9. Impermeabilización y drenaje...........................................................................23
5.10. Procedimientos de auscultación y control ........................................................23
5.10.1. Medidas propuestas............................................................................24
5.10.2. Secciones de control...........................................................................24
6. INSTALACIONES AUXILIARES...............................................................................25
APÉNDICE: ACONDICIONAMIENTO DEL TERRENO
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1. INTRODUCCIÓN
La integración del corredor de alta velocidad en la trama urbana de la ciudad de Vitoria
– Gasteiz, incluyendo su estación, y la compatibilidad con la infraestructura ferroviaria
existente, impulsa la redacción de este Estudio Informativo que considera el diseño de
túneles y obras subterráneas como solución óptima. Para la correcta funcionalidad de
ambos corredores ferroviarios (ancho ibérico e internacional) se opta por
infraestructuras independientes en paralelo, a una cota que no interfiera con los niveles
freáticos del acuífero detrítico que se aloja encima de los materiales impermeables
cretácicos, equiparables desde el punto de vista geotécnico y con longitudes similares.
En este contexto, el objeto de este documento es aproximarse a la definición final de
las obras subterráneas que se precisan, analizando procedimientos constructivos,
situación de los emboquilles, elementos de sostenimiento, impermeabilización y
tratamientos especiales.
De acuerdo con la definición de la sección tipo, que se establece como elemento
condicionante, teniendo en cuenta el alcance de la campaña de investigación geológica
realizada en la zona y sus resultados, se expone la metodología aplicada al proceso y
los criterios de diseño. A partir de aquí, se realiza una caracterización geológica y
geotécnica de los terrenos atravesados, como resumen de la descripción más detallada
realizada en el anejo de geología, dando paso a la definición de los elementos más
destacados.
Los túneles que se han propuesto, incluyendo los tramos en falso túnel dispuestos por
condicionantes constructivos, tienen sección en forma de herradura, con gálibo
suficiente para acoger en su interior los dos sentidos de circulación, así como las
instalaciones necesarias para la correcta explotación (electrificación, seguridad y
comunicaciones, etc.).
En la siguiente tabla se resumen algunas de las características básicas de los túneles
proyectados.
TABLA 1.1. CARACTERISTICAS DE LOS TÚNELES PROYECTADOS
Corredor Ibérico
Corredor Internacional
P.K. Inicio
P.K. Final
P.K. Inicio
P.K. Final
Profundidad max (m)
Rasante
Litología
atravesada
Ejecución
0+000 2+800 0+000 2+800 2.20 Margas y
margocalizas Cielo abierto
2+800 3+260 2+800 3+260 11.30 Margas y
margocalizas Rampa con pantallas
3+260 3+700 3+260 3+700 21.75 Margas y
margocalizas Subterráneo con pantallas
3+700 5+750 3+700 5+750 22.64 Margas y
margocalizas Subterráneo en mina
5+750 6+680 5+750 6+680 21.45 Margas y
margocalizas Subterráneo con pantallas
6+680 9+660 6+680 9+640 23.96 Margas y
margocalizas Subterráneo en mina
9+660 9+970 9+640 9+750 20.28 Margas y
margocalizas Subterráneo en mina (Ibérico).
Subterráneo con pantallas y losa profunda (internacional)
9+970 10+240 9+750 10+120 12.70 Margas y
margocalizas Subterráneo con pantallas y losa
profunda (Ibérico). Subterráneo en mina (internacional)
10+240 15+417 10+120 10+917 9.50 Margas y
margocalizas Cielo abierto
0+110 0+320 16.96 Margas y
margocalizas Vía enlace cambiador. Subterráneo en mina
2. CONDICIONANTES DE PARTIDA
Los condicionantes que han marcado la implantación previa de los túneles propuestos
en este Estudio se han agrupado de la siguiente manera:
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Geométricos.
Funcionales.
Hidrogeológicos y geotécnicos.
2.1. Condicionantes geométricos
La necesidad de situar la infraestructura subterránea bajo amplios viales de la ciudad
(Bulevar Euskal Herria y Avenida del Cantábrico) y la separación establecida entre los
túneles de ancho internacional e ibérico, que discurren en paralelo a una distancia de
24,10 m entre sus ejes, condicionan la geometría en planta de los túneles que disponen
de radios mínimos en torno a los 500 metros en varias zonas.
En cuanto al alzado, hay tres factores que condicionan la disposición propuesta; en
concreto:
La necesidad de mantener la excavación dentro de los materiales impermeables,
evitando así la afección al acuífero detrítico de la cubeta Alavesa.
La disposición de la estación en una rampa constante de 2 milésimas.
El cruce del cauce del río Alegría en la zona próxima a las rampas de acceso
Este.
Esta situación obliga a configurar un alzado con algunos puntos bajos que se resuelven
mediante la implantación de pozos de bombeo.
2.2. Condicionantes funcionales
Los aspectos funcionales están relacionados básicamente con la determinación de la
sección tipo de los túneles, cuyo cálculo se realiza, con carácter general, cumpliendo
unas condiciones de gálibo mínimas impuestas por las instalaciones que se alojan en
su interior y respetando las limitaciones del dimensionamiento aerodinámico para
secciones de vía doble.
En este caso, teniendo en cuenta las especiales características del soterramiento y la
velocidad de paso por los túneles, no se considera de aplicación las distintas
recomendaciones existentes para el dimensionamiento de túneles ferroviarios por
efectos aerodinámicos de presión de viajeros.
Se establece, por tanto, como único condicionante funcional la disposición de las
instalaciones de electrificación, fijando en el eje de las vías la distancia mínima a
mantener para el anclaje de una catenaria alimentada a una tensión de 25 kV; en
concreto:
Altura de catenaria sobre vía 5,08 – 5,30 m
Distancia de catenaria a cable de soporte 0,80 – 1,40 m
Distancia de protección eléctrica 0,30 m
Tolerancia de ejecución 0,15 m
Total gálibo vertical 7,15 m
En definitiva, el gálibo mínimo vertical para el túnel en el eje de vías será de 7,15 m,
aunque dependiendo de la estructura de sujeción de la catenaria y jugando con las
tolerancias del pantógrafo, la distancia mínima desde la cara interior de la bóveda hasta
la línea de cota de carril puede llegar a ser inferior.
Por otro lado, si fijamos esos mismos criterios para el túnel de ancho ibérico, al tener
en cuenta una tensión de alimentación de 3.000 V (cc), las distancias de protección
eléctrica se pueden considerar menores, pudiendo reducir el gálibo desde la cara
interior de la bóveda hasta la cota de carril. Aún así, por consideraciones constructivas,
se ha establecido una única sección para ambos túneles. Figura 2.1.
Con ese mismo criterio, para la vía de enlace con el cambiador de ancho localizado en
la rama de ancho ibérico, se define una sección tipo para vía única de 39,42 m2 de
sección útil, con 6 metros de anchura y 7,15 m libres desde cota de carril a cara inferior
de la bóveda. Figura 2.2.
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Figura 2.1. Sección tipo de los túneles en la integración del ffcc. en Vitoria – Gasteiz.
Figura 2.2. Sección tipo del túnel de vía única para enlace con el cambiador de ancho
2.3. Condicionantes Hidrogeológicos y geotécnicos
Los aspectos hidrogeológicos, como condicionantes de primer orden en la obtención de
la rasante ferroviaria, ya han sido comentados anteriormente y evaluados también en el
diseño del trazado, procurando un ajuste óptimo de pendientes para no interferir con
los valores hídricos de la cubeta Alavesa.
Aspectos como la estabilidad del frente, las necesidades de sostenimiento y las
necesidades de drenaje durante el proceso de construcción y la fase de explotación,
son condicionantes geotécnicos que también dejan un margen muy estrecho de
maniobra y serán tratados con mayor detalle, a continuación, dentro de los criterios de
diseño.
Por último, dentro de estas apreciaciones, el grado de detalle de la campaña de
investigación geológica que se ha realizado a lo largo del corredor seleccionado, más
orientada a verificar la viabilidad técnica que a dar soporte a soluciones de diseño
concretas, es otro condicionante relevante. Si además añadimos que algunas
investigaciones planteadas en su momento, para la caracterización de cimentaciones o
emboquilles, han sido superadas como consecuencia de ajustes finales de trazado, es
fácil entender que, tanto los resultados de la campaña como el alcance de este Estudio
Informativo, han marcado los criterios de diseño y la metodología de cálculo empleada.
3. METODOLOGÍA EMPLEADA Y CRITERIOS DE DISEÑO
En este punto se analiza, con carácter general, el estado del conocimiento en relación
con los métodos de dimensionamiento de túneles, proponiendo una metodología
concreta para el desarrollo de los trabajos y unos criterios de diseño para los aspectos
más singulares, que serán acordes con el alcance de este documento. En este sentido,
las recomendaciones y propuestas elaboradas deben ser consideradas como un
prediseño de la infraestructura, teniendo en cuenta que es obligatorio aplicar cálculos
más detallados en la redacción de los proyectos de construcción.
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3.1. Metodología empleada
3.1.1. Métodos de cálculo
Si consideramos una primera clasificación de los métodos de cálculo utilizados para el
dimensionamiento de túneles podemos establecer tres grupos
Empíricos.
Analíticos.
Numéricos.
Las clasificaciones geomecánicas se encuentran dentro del primer grupo y nacen de la
necesidad de parametrizar de manera integrada observaciones y conocimientos
adquiridos a lo largo del tiempo, siendo a partir de la década de los 70 cuando
realmente se extiende su utilización en la caracterización de obras subterráneas,
aunque su nacimiento es algo anterior. En este sentido, primero Bieniawski (1973) y
posteriormente Barton, Lien y Lunde (1974), propusieron métodos sencillos que se
generalizaron rápidamente y procuraron otros desarrollos y aproximaciones a otros
materiales, como en nuestro país, donde destacan las clasificaciones SRC (González
de Vallejo) y SMR (Romana). En todos los casos constituye un sistema para clasificar
macizos rocosos relacionando índices de calidad, relacionados con el grado de
fracturación, el espaciado de discontinuidades, las condiciones hidrogeológicas, etc.,
con parámetros de diseño y de sostenimiento. En definitiva se trata de un método que
permite evaluar el comportamiento geomecánico de los macizos rocosos, estimando
los parámetros de diseño para el cálculo de las necesidades de sostenimiento.
Esta sistematización tiene claras limitaciones cuando se tratan túneles bajo condiciones
geológicas desfavorables o con macizos de peor calidad, en particular sometidos a
fuertes tensiones, con escaso recubrimiento o disimetría de cargas; es decir,
dispuestos en media ladera, por ejemplo. En este caso, con secciones de túnel
grandes, las experiencias con las clasificaciones geomecánicas confirman en general
que se prevén sostenimientos algo inferiores a los necesarios.
Los métodos analíticos se basan en el empleo de la formulación clásica de la teoría de
la elasticidad aplicada al terreno, analizando un problema bidimensional en
deformación plana, considerando un túnel circular y un terreno indefinido, homogéneo e
isótropo. Con carácter general se suelen estudiar tres casos: medio elástico y tensiones
iniciales isótropas, medio elástico y tensiones iniciales anisótropas y medio
elastoplástico con tensiones iniciales isótropas
La limitación de este método reside en la simplificación de las hipótesis de partida,
aunque facilita órdenes de magnitud de tensiones y deformaciones, así como su
distribución.
Tomando como base el desarrollo de los métodos analíticos se encuentra el método de
las Curvas Características, también llamado de Convergencia – Confinamiento, que
considera, como hipótesis adicionales a las ya consideradas por la teoría de la
elasticidad, la colaboración de un sostenimiento colocado a lo largo de todo el contorno
del túnel circular, validando la colocación de anillos de hormigón proyectado, bulones y
vigas metálicas (cerchas). El fundamento del método consiste en dibujar la curva de
convergencia, que se asocia al terreno y la curva de confinamiento, que lo hace al
sostenimiento, sobre un diagrama donde el eje horizontal representa la deformación del
contorno de la excavación hacia el interior y el eje vertical se asocia con la tensión
radial del elemento de terreno situado en el contorno de la superficie excavada del
túnel. La curva del terreno, que se obtiene de las ecuaciones características de la
elasticidad, se puede descomponer en tres partes que simulan el comportamiento del
terreno; una parte elástica, representada por una línea recta, que disminuye su tensión
y aumenta la deformación a medida que se excava; una parte plástica, representada
por una curva que se inicia cuando se supera el criterio de rotura, cuya forma depende
del comportamiento plástico del terreno. Si en esta fase la curva corta al eje de
abscisas (deformación), la excavación es estable sin necesidad de utilizar ningún
elemento auxiliar; por el contrario, si la curva no toca el eje y comienza a ascender se
asocia con la fase de colapso de la excavación. En este contexto se puede representar
la curva del sostenimiento, con inicio a partir de una deformación o relajación estimada
del terreno y con un comportamiento elástico al inicio, hasta que se corte con la curva
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característica del terreno, obteniendo en ese caso el punto de equilibrio, que define la
deformación radial alcanzada por el contorno del túnel y la presión que la roca está
ejerciendo sobre el sostenimiento.
La limitación del método convergencia – confinamiento es la que se puede asociar a
cualquier método analítico, aunque en este caso se aporta la participación de los
elementos de sostenimiento.
En los métodos numéricos, en sus diferentes variantes, se modeliza el terreno, como
medio continuo, mediante elementos discretos conectados a través de puntos comunes
denominados nodos, planteando en cada elemento las ecuaciones de la Elasticidad en
función de los valores de los movimientos y de las tensiones en los nodos. Asociando a
cada elemento leyes conocidas se elabora una matriz, que contiene las rigideces de
cada elemento en relación con su movimiento y la conexión entre los diversos
elementos. En definitiva, se plantea un sistema lineal compuesto por el vector de
cargas en los nodos y la matriz de rigidez como datos, siendo el vector de movimiento
en los nodos la incógnita. La resolución del sistema lineal da paso, por aplicación
sucesiva de las ecuaciones de la elasticidad, a la obtención de tensiones en cualquier
punto.
Este tipo de métodos numéricos, muy utilizados en la actualidad para el cálculo de
túneles, aportan avances muy importante en relación con los métodos anteriores; en
concreto:
• Simulación del comportamiento del terreno asociando diversos criterios de
rotura.
• Potente salida gráfica, representando movimientos y tensiones, tanto del terreno
como de la estructura.
• Posibilidad de calcular túneles de cualquier forma y dimensión.
• Posibilidad de efectuar cálculos en tres dimensiones.
• Posibilidad de considerar las diferentes fases constructivas.
Sin embargo, para la alimentación del modelo, el grado de detalle que se requiere en el
conocimiento de los parámetros de diseño, es más propio de un proyecto de
construcción y excede ampliamente el alcance de este Estudio Informativo.
En consecuencia, una vez examinadas todas las herramientas de caracterización y
cálculo que están a disposición en el mercado, descartando la utilización de los
métodos numéricos debido a su desproporción en relación con el alcance del
documento, se plantea directamente la utilización de los métodos empíricos para el
dimensionamiento de los túneles propuestos, puesto que se trata de métodos muy
extendidos y utilizados con carácter previo, sin limitaciones demasiado claras en
relación con los métodos analíticos, que se consideran menos intuitivos y no tienen una
relación tan directa con la caracterización geológica.
En este contexto, a partir del conocimiento del perfil geológico del terreno que se
atraviesa, los condicionantes hidrogeológicos y de drenaje, así como los parámetros de
comportamiento de los materiales, se abordará el dimensionamiento de los túneles
utilizando recomendaciones empíricas basadas en las clasificaciones geomecánicas
(índices RMR de Bieniawski y Q de Barton), considerando el NATM (nuevo método
austriaco de construcción de túneles) como filosofía del proceso constructivo general.
3.1.2. Obtención de datos
Para el análisis de los condicionantes geotécnicos de los túneles se han contemplado
las siguientes fases:
• Elaboración de un perfil geológico, considerando además la disposición de las
juntas a o largo del trazado, de acuerdo con la siguiente información:
o Fotointerpretación geológica
o Levantamiento geológico del trazado
o Columnas litológicas y levantamientos geomecánicos de los sondeos,
conociendo, además de la naturaleza del material atravesado, su
resistencia y grado de alteración, la frecuencia de aparición de las
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distintas familias de juntas y la variación de su orientación respecto a una
familia principal, que es la estratificación.
• Condiciones hidrogeológicas y de drenaje, destacando la importancia que tiene,
tanto para el proceso constructivo como para la explotación, la interferencia con
niveles freáticos dentro del macizo atravesado por el túnel.
• Definición de los parámetros de comportamiento de los materiales atravesados,
una vez establecido el modelo geológico, incluso considerando la disposición de
las juntas, asignando a cada uno de los materiales unos parámetros de
comportamiento que permitan dimensionar los elementos de contención o
sostenimiento.
3.2. Criterios de diseño
En este punto se considera la estabilidad del frente de la excavación y las necesidades
de sostenimiento y drenaje, como elementos básicos del diseño, de acuerdo con los
condicionantes geotécnicos representados por los parámetros definidos en el anejo de
geología y geotecnia.
3.2.1. Estabilidad del frente de excavación
Para el cálculo de la estabilidad del frente, considerando el alcance de este documento,
se utilizan aproximaciones basadas en estudios de Broms y Bennermark (1967), que
tienen en cuenta la presión vertical, a la profundidad del frente, y la resistencia al corte
sin drenaje del suelo, adoptando implícitamente un coeficiente de empuje horizontal del
terreno igual a 1.
Considerando posteriores desarrollos (Peck, 1969) se analiza el coeficiente de empuje
horizontal, adoptando el que se desarrolle a nivel del frente del túnel, obteniendo:
• En suelos K0 = 0,5-1
• En rocas sin tensiones tectónicas K0 = ν
ν−1
≅ 0,30
• En rocas con tensiones tectónicas el valor deducido de los ensayos.
Teniendo en cuenta que el terreno atravesado por los túneles va a ser
fundamentalmente de naturaleza rocosa, pudiendo considerar el estado inicial del
frente como elástico (K0 = n/1 – n)), se toma un valor del coeficiente de empuje del lado
de la seguridad, con un valor de K0 = 0,5.
Como resultado:
Ns = u
v
u
h
u
h
qqx
c000 2 σσσ
== , siendo qu la resistencia a compresión del macizo rocoso.
Si se incluye dentro de esta fórmula el valor de la resistencia del macizo en función de
la fracturación, obtenida según el método de Hoek (2002), resultan condiciones de
estabilidad normalmente críticas, ya que la estimación de esta resistencia queda muy
del lado de la seguridad. Como consecuencia, el parámetro denominado como
resistencia a compresión del macizo es excesivamente conservador, y poco
representativo, del comportamiento real del terreno, ya que resultan claramente
estables frentes que al considerar este parámetro ya no lo serían.
De acuerdo con Panet y Guenot, 1982, se tiene:
Ns = 1 Túnel en estado elástico
Ns = 2,75 Se plastifica
Ns = 4 Frente con problemas
Ns = 6 Frente inestable
Si definimos como qu la resistencia a compresión del macizo deducida del parámetro S
de Hoek y de la resistencia a compresión simple de la roca intacta, o en función del
índice GSI, como son valores que quedan del lado de la seguridad, como
aproximación, será necesario tratar de manera específica la estabilidad del frente
cuando se obtengan índices Ns > 6, disponiendo medios de protección.
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3.2.2. Necesidades de sostenimiento
Las necesidades de sostenimiento se estiman tomando como base las clasificaciones
geomecánicas, obteniendo un prediseño de las necesidades de sostenimiento,
incluyendo otros parámetros como la longitud libre estable y el tiempo de permanencia
de las condiciones estables del frente hasta la colocación del sostenimiento.
La clasificación utilizada es la atribuida a Bieniawski, que considera una serie de
parámetros en el comportamiento probable de la excavación (resistencia uniaxial de la
matriz rocosa, grado de fracturación en términos del RQD, espaciados de las
discontinuidades, condiciones de las discontinuidades, condiciones hidrogeológicas y
orientación de las discontinuidades respecto a la excavación), agrupados en un índice
de calidad denominado Rock Mass Rating (RMR), con un valor máximo de 100.
En las figuras 3.2.1 y 3.2.2 se han representado las recomendaciones de sostenimiento
y las longitudes libres y el tiempo de permanencia, en función de la calidad de macizo.
FIGURA 3.2.1. RECOMENDACIONES SOSTENIMIENTO BIENIAWSKI
FIGURA 3.2.2. LONGITUD DE PASE Y TIEMPO DE PERMANENCIA
4. DESCRIPCIÓN GEOLÓGICA Y GEOTÉCNICA GENERAL
Partiendo de las investigaciones realizadas en campo y laboratorio, en este apartado
se realiza, de manera general, una caracterización geológica de las distintas zonas
mediante una aproximación litológica, estructural e hidrogeológica de los materiales
atravesados.
4.1. Caracterización de los materiales atravesados
De acuerdo con las investigaciones realizadas, ya descritas en el anejo de geología, el
material atravesado por los túneles se asocia a una serie alternante de niveles con
margas oscuras y margocalizas en bancos centimétricos y decimétricos duros,
englobando las unidades MD, ME y MF que aparecen representadas en los perfiles del
anejo de geología mencionado.
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Se trata de una potente unidad que aparece recubierta por una capa de alteración de
escasa potencia cuando aflora en superficie, con unas características litológicas
básicas que se resumen a partir de las investigaciones realizadas.
La densidad seca de la unidad presenta un valor medio de 2,57 t/m3, un valor máximo
de 2,63 t/m3 y un valor mínimo de 2,41 t/m3; la densidad aparente presenta un valor
medio similar al de la seca. En la determinación de la humedad natural se ha obtenido
un valor medio de 2,0 %, siendo el valor máximo 4,0 %.
Se han realizado 4 ensayos de contenido en sulfatos (SO3=) en los que se ha obtenido
un valor medio de 0,047 %. El porcentaje de carbonatos medio es de 68,36 %
En los ensayos de resistencia a compresión simple se han obtenido valores variables
entre 12,75 y 72,45 MPa, siendo el valor medio de 36,07 MPa. En estos ensayos se
han realizado 10 ensayos con bandas extesométricas, en las cuales se han
determinado los módulos deformacionales del material; así se ha obtenido un valor del
módulo de Young de entre 2,3 y 34 GPa y un coeficiente de Poisson de entre 0,11 y
0,29.
Para obtener unos parámetros adecuados es importante distinguir entre las muestras
que rompen por diaclasas y no por la matriz. Atendiendo a esto, se obtienen unos
valores medios de RCS de 38 MPa.
Analizando los ensayos de compresión simple se puede apreciar como existe una zona
correspondiente a los sondeos S-1, S-2 y S-3 donde los valores de resistencia son
claramente superiores en los sondeos S-4, S-4 bis, S-5 y S-6.
A modo de resumen los parámetros geotécnicos característicos se representan en la
tabla 4.1.1.
TABLA 4.1.1. PARÁMETROS GEOTÉCNICOS DE LA UNIDAD MD-ME-MF
PARÁMETROS
Densidad seca (t/m3) 2,57-2,41
Contenido en sulfatos (%) 0,047
Resistencia a compresión simple (MPa) 12,75-72,45
Módulo de Young (GPa) 2,3-34
Coeficiente de Poisson 0,11-0,29
4.2. Estructura
A partir de los datos obtenidos en las estaciones geomecánicas efectuadas en
afloramientos, se ha determinado un índice RMR característico que se representa en la
tabla 4.2.1, obteniendo unos valores mínimos entre 39 y 51 (clase III – IV calidad del
macizo media – mala), así como unos máximos entre 65 y 82 (clase II calidad del
macizo buena). Tomando el valor más desfavorable, la estructura del macizo se
encuentra en el límite entre las clases III y IV (calidad media y mala).
Si se establece, a partir de este índice, la relación directa con el GSI (Geological
Strength Index, Hoek), de forma que para rocas que posean un RMR mayor de 25 el
valor se obtiene directamente restando 5 puntos al RMR, el GSI característico de la
unidad geológico-geotécnica atravesada en los túneles varía entre 34 y 46.
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TABLA 4.2.1. CÁLCULO DEL VALOR ÍNDICE RMR
Sondeo Parámetro
S-1 S-6 S-5 S-4 S-4 bis
Compresión Simple 2 4 2 2 4 7 4 4 4 7
RQD 3 20 3 20 13 20 6 20 13 20
Separación diaclasas 5 5 8 10 8 15 8 15 8 15
Estado diaclasas 9 21 11 25 11 25 10 22 10 22
Agua freática 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15
MÍNIMO 39 - 39 - 51 - 43 - 50 -
MÁXIMO - 65 - 72 - 82 - 66 - 79
MEDIA 52 55 66 54 64
Por otro lado, a partir de los datos obtenidos en las estaciones geomecánicas y los
resultados de los sondeos, se ha determinado el índice Q de Barton característico que
se representa en la tabla 4.2.2, obteniendo unos valores mínimos entre 2,25 y 7,5
(calidad del macizo media – mala), así como unos máximos entre 22,5 y 60 (calidad del
macizo buena – muy buena). Tomando el valor más desfavorable, la estructura del
macizo se encuentra en el límite entre la calidad media y mala.
En este contexto, como comprobación de la calidad del macizo se puede aproximar
también el índice Q a partir de los datos obtenidos de RMR, mediante la siguiente
expresión (Kaiser y Gale 1985):
RMR = 8,5 Ln Q + 35
De esta forma, la unidad tiene un índice Q aproximado entre 1,6 y 6,5; es decir, muy
aproximado a los valores mínimos obtenidos en la tabla 4.2.2.
TABLA 4.2.2. CÁLCULO DEL VALOR ÍNDICE Q DE BARTON
Sondeo Parámetro
S-1 S-6 S-5 S-4 S-4 bis
RQD 24 95 20 90 60 92 30 45
Indice de diaclasado Jn 6 6 6 4 6 4 6 4
Indice de rugosidad de las discontinuidades Jr
1.5 1.5 1.5 2 1.5 2 1.5 2
Indice de alteración de las discontinuidades Ja
1.0 0.75 1.0 0.75 1.0 0.75 2.0 1.0
Factor de reducción por la presencia de agua Jw
0.66 1.0 0.66 1.0 0.66 1.0 1.0 1.0
Condiciones tensionales de la roca SRF
1.0 1.0 1.0-2.5 1.0-2.5 2.5 2.5 2.5 1.0
MÁXIMO - 32 - 60 - 22.5
MÍNIMO 4 - 7.5 - 2.25 -
MEDIO 18 34 12
Como conclusión, del análisis efectuado y a efectos prácticos, puede considerarse un
valor medio del RMR de 52 – 66, sin incluir la corrección por la orientación de las
discontinuidades en túneles.
En este contexto, a partir del índice RMR > 50, utilizando la relación Bieniawski (1978),
se puede obtener una estimación del valor del módulo de Young del macizo rocoso.
E = 2RMR –100
De esta forma se puede tener una aproximación del valor del módulo de Young para el
macizo rocoso, que en este caso variará entre 4 y 32 GPa.
Si se quiere obtener otros valores de los módulos de deformación empíricos se pueden
comparar los valores entre diferentes correlaciones empíricas que se utilizan
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habitualmente, como la expresada anteriormente de Bieniawski. Las correlaciones que
relacionan el módulo de deformación del macizo con el GSI (Geological Strength Index,
Hoek) y RMR son las siguientes:
Em (GPa) = 10 RMR-10/40 10<RMR<100 Serafín y Pereira
Em (GPa) = 40
10
10100
−GSIcσ
Hoek 1995
A partir de la correlación de Serafin y Pereira, se obtiene un módulo de deformación de
entre 11,2 y 25,11 GPa.
4.3. Hidrogeología
En función de sus características hidrogeológicas, los materiales atravesados se
pueden clasificar en dos categorías:
• Materiales susceptibles de comportarse como acuíferos. Se trata del aluvial de la
cubeta Alavesa, de tipo granular y asociado a los cursos de agua existentes.
• Materiales de permeabilidad baja a muy baja. Se trata de margas y
margocalizas, cuyo grado de plasticidad marca las posibilidades de transmisión.
No obstante, algunos de estos conjuntos no están exentos de presentar cierto
grado de permeabilidad, en unos casos por intercalación de niveles granulares y
en otros por la presencia de zonas de fractura.
Las posibles afecciones al funcionamiento del acuífero como consecuencia de la
ejecución de la infraestructura se centran en dos elementos concretos, como son los
recintos entre pantallas en las zonas de túnel con anchura variable y las rampas o
trincheras de acceso, puesto que el desarrollo de la excavación principal de los
corredores ferroviarios no afectará al funcionamiento hídrico al localizarse en el estrato
impermeable de las margas y margocalizas.
En los accesos localizados en la cara Oeste, la rampa, que discurre entre los puntos
kilométricos 2+800 y 3+280, no es probable que afecte a la estabilidad hídrica de la
zona. Como consecuencia de la disposición en planta y en alzado del trazado, teniendo
en cuenta la escasa potencia del acuífero (no se supera el metro de espesor de
sedimentos cuaternarios según la literatura disponible), no se considera ninguna
afección al flujo de las aguas subterráneas. Sin embargo, en caso de producirse, los
escasos caudales subterráneos que pudieran ser captados por la excavación serán
drenados mediante los elementos destinados a la eliminación de pluviales.
En relación con las zonas de pantallas, localizadas en las áreas que se corresponden
con los puntos kilométricos 3+260 – 3+700 y 5+750 – 6+680, teniendo en cuenta la
situación final, con la losa de cierre dispuesta a profundidad suficiente para permitir la
permeabilidad en los niveles superiores del aluvial, no se esperan afecciones al
acuífero en la situación final. Durante el proceso de ejecución, aunque es posible que
se produzca un ligero rebaje puntual de los niveles, no es probable que se afecte a la
estabilidad hídrica de la zona, puesto que se trata de zonas con una extensión limitada,
con facilidad para ser bordeadas por las líneas de flujo.
En el mismo sentido, en la zona donde se ubica la nueva estación de ferrocarril,
pegada al parque de San Juan de Arriaga, entre los puntos kilométricos 5+800 y
6+550, tampoco se espera que la ejecución de las pantallas afecte a la estabilidad del
acuífero, puesto que de acuerdo con la información del sondeo nº 6, en los niveles
superiores únicamente aparece un metro de arcillas arenosas sobre las margas, lo que
da idea de la escasa contribución del aluvial en la zona.
Las rampas de acceso localizadas en la cara Este, en sus diferentes ramales en ancho
internacional e ibérico, son las que tienen una mayor posibilidad de afección a los
niveles del aluvial, puesto que se encuentran en una zona sensible de acuerdo con lo
indicado en la figura 4.3.1, donde se puede apreciar la disposición relativa de los
ramales en relación con el detrítico (Qa).
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Figura 4.3.1. Localización del aluvial en las rampas de la cara Este.
Las rampas, una vez constituidas, afectarían al acuífero desde el kilómetro 10 aprox.
hasta superficie, en el ramal en ancho U.I.C., y de igual manera en el ramal en ancho
ibérico. En este caso el área del acuífero está desconectada hidráulicamente de la
situada más al sur y que alimenta a la zona húmeda de Salburua, ya que la base del
canal del río Alegría se sitúa, según los datos de sondeos existentes, a techo de las
margas, seccionando totalmente el cuaternario en buena parte de su recorrido y
funcionando como un eje de drenaje.
En esta situación, si los laterales de las rampas se realizan mediante excavación de
taludes, esa zona del aluvial sufrirá un descenso, dando lugar a una posible reducción
de la capacidad de regulación de este subsector, aminorando su potencial
aprovechamiento y pudiendo afectar a los pozos que puedan estar operativos en el
entorno. Como solución se propone la ejecución de unas zanjas o muretes realizados
con material impermeable hasta alcanzar el estrato cretácico, evitando así la entrada
de agua a través de las trincheras de los emboquilles excavados en el cuaternario y el
consiguiente rebaje de niveles. En estas condiciones se dispone una barrera de
longitud reducida, con una mínima influencia en la afección a la circulación del agua
subterránea por permitir el desarrollo de las líneas de flujo bordeando la zona
localizada.
5. CARACTERIZACIÓN DE LA SOLUCIÓN ADOPTADA
Partiendo de una descripción pormenorizada de los túneles y contando con la
problemática geotécnica asociada, se definen a continuación las soluciones concretas
que se han propuesto para los elementos principales que componen la infraestructura.
5.1. Descripción de los túneles y obras subterráneas
El tramo subterráneo se inicia en el P.K. 2+800 disponiendo una rampa con muros de
acompañamiento que aloja una plataforma de 4 vías, con una anchura variable entre
18,55 y 18,85 metros. Figura 5.1.1.
Figura 5.1.1. Sección tipo en rampa de acceso con muros de acompañamiento
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A partir del P.K. 3+260 comienza el tramo subterráneo, inicialmente con una parte
ejecutada mediante pantallas hasta el P.K. 3+700, donde da comienzo la excavación
en mina de los túneles. En esa zona ejecutada a cielo abierto se establecen dos
secciones diferentes; una conjunta de 4 vías, con luz variable entre 18,85 y 26,30 m y
tabique de separación para las plataformas de ancho internacional e ibérico (figura
5.1.2), y otra independiente para cada corredor, cuya distancia entre los ejes de las
distintas plataformas va aumentando hasta llegar a los 24,10 m, como separación
propuesta para los túneles excavados en mina. Figura 5.1.3.
Figura 5.1.2. Sección tipo plataforma de 4 vías ejecutada mediante pantallas
Figura 5.1.3. Sección tipo plataformas independientes ejecutadas mediante pantallas
Entre los puntos kilométricos 3+700 y 5+750 se disponen dos túneles en mina
separados 24,10 m entre sus ejes, con conexiones cada 500 m establecidas como vías
de evacuación. Su trazado discurre entre los barrios de Elejalde y Borinbizkarra, en
paralelo con la calle Hans Cristian Andersen, cruzando la Avenida de los Huetos para
buscar el Bulevar Euskal Herría.
Entre los puntos kilométricos 5+750 y 6+680 se dispone la excavación a cielo abierto
de la estación de viajeros, junto al parque San Juan de Arriaga, en una longitud que
comprende desde la plaza de América Latina hasta el cruce con el Portal de Arriaga.
A partir del P.K. 6+680 se vuelve a la configuración anterior de doble túnel en paralelo,
discurriendo por la Avenida del Cantábrico y Portal de Zurbano, hasta el P.K. 9+640,
justo antes del cruce con el canal del río Alegría, donde se establece un nuevo recinto
ejecutado mediante pantallas con posterior reposición de losa profunda para procurar la
mínima afección al acuífero.
El cruce del canal del río Alegría se realiza en túnel para la rama en ancho ibérico
hasta el P.K. 9+970, y mediante pantallas y losa profunda hasta el P.K. 10+240, para
alojar una plataforma de tres vías (2 ibéricas +1 internacional). Figura 5.1.4.
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Figura 5.1.4. Sección tipo rama sentido Frontera Francesa
La rama en ancho internacional cruza igualmente en túnel hasta el P.K. 10+120, donde
se inicia la rampa de salida del túnel y su posterior trinchera.
5.2. Problemática geotécnica
En este caso la problemática geotécnica está asociada a las deformaciones en
superficie como consecuencia del cambio tensional producido en torno al túnel, que
tiende a cerrar su hueco, en mayor o menor medida, dependiendo de las
características intrínsecas del terreno atravesado. Es lo que se conoce con el nombre
de subsidencias y tiene especial relevancia cuando el trazado discurre por zona
urbana, puesto que algunos movimientos pueden afectar a la estructura de algunos
edificios y con mayor frecuencia a servicios básicos de la ciudad.
Para el cálculo de las subsidencias se utilizan métodos semiempíricos sancionados por
la práctica, que consideran la denominada pérdida de suelo el área en una sección de
la cubeta de subsidencias dividida entre la superficie total excavada, de acuerdo con el
esquema indicado en la figura 5.2.1.
Figura 5.2.1. Esquema de representación: volumen de subsidencia, volumen excavado y
pérdida de suelo.
Siendo en este caso:
Superficie de subsidencia ΔVe
Pérdida de suelo ΔVs
Superficie excavada V
Con carácter general se considera ΔVe = ΔVs, evaluando la pérdida de suelo dentro del rango del 0,15 al 1% del volumen total de excavación. En este caso, se ha propuesto, como valor para el Estudio, una pérdida de suelo del 0,5% del volumen excavado; en concreto:
Túnel de vía doble corredores ancho internacional e ibérico
Ve = 101,8 m2 ΔVe = 0,509 m2
Túnel de vía única enlace a cambiador de ancho
Ve = 63,34 m2 ΔVe = 0,317 m2
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En 1948 Peck presentó un trabajo donde recogía información de diferentes
cimentaciones de edificios en Chicago. Los datos recogidos en este estudio se pueden
considerar como el primer análisis sistemático de la influencia de excavaciones sobre
edificios próximos y tuvieron sus consecuencias en la consideración de esta nueva
problemática en la construcción y en la evaluación de los asientos diferenciales,
estimándose ya por aquellas fechas magnitudes de dichos asientos permitidos en torno
a los 300 mm.
Con posterioridad Burland y Wroth, revisan los citados valores y establecen los
conceptos de deformación, fijando como elemento característico a considerar la
distorsión angular ΔL (relación entre la flecha máxima y la longitud en que se produce)
y, en otra dimensión, la diferencia entre concavidades, estableciendo el Arrufo cuando
está dirigida hacia arriba y el Quebranto, significativamente más perjudicial, cuando la
concavidad es hacia abajo. Se establece así la denominada cubeta de asientos. Figura
5.2.2.
Figura 5.2.2. Grafica interacción suelo – estructura. Burland y Wroth.
Actualmente existen un número considerable de modelos capaces de estimar la
subsidencia que genera la excavación de un túnel. Peck, en el Congreso Internacional
de Mecánica del Suelo de Méjico (1969), a partir de los trabajos de Schmidt,
recomendó asimilar la ley de asientos a una campaña de Gauss invertida cuya
expresión es la siguiente:
⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛
⋅−
⋅= ix
ex 2max
2
)( δδ
δ(x): Asiento en un punto situado a distancia x del eje de simetría.
δmax: Asiento máximo en la vertical del eje.
Esta curva, ampliamente difundida y con un grado de ajuste importante, permite definir la ley de asientos a partir de unos parámetros habituales:
Vs: Volumen de asientos
i: Distancia del punto de inflexión al eje de simetría de la curva
δmax: Asiento máximo en la vertical del eje.
La relación existente entre estos parámetros es la siguiente:
iVs
⋅=
5,2maxδ
Se puede estimar el valor de “i” a partir de fórmulas empíricas y su importancia radica en que, a efectos prácticos, se considera la extensión de la zona de asientos hasta una distancia de 2,5i desde la proyección del eje del túnel.
DV
DV
iV eee
maxΔ
=⋅⋅⋅Δ
=⋅
Δ=
8,05,22
5,2δ
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En nuestro caso para determinar los parámetros que definen la llamada cubeta de asientos se ha utilizado el método semiempírico para la estimación de subsidencias (C.Oteo, M. Arnaiz, J. Trabada y M. Melis), presentado en las Jornadas técnicas sobre la ampliación del Metro de Madrid en junio de 1997 y posteriormente en el Congreso Mundial de túneles celebrado en Oslo (1999). Este modelo, basado en trabajos anteriores, ha sido puesto al día mediante procedimientos numéricos, y contrastado en los terrenos de Madrid en las sucesivas ampliaciones y obras llevadas a cabo desde 1995. Se trata de un esquema estratigráfico simplificado en el que se distinguen dos tipos de terreno (Figura 5.2.3):
Figura 5.2.3. Esquema estratigráfico del “Modelo Madrid”
Un primer nivel que considera una capa más superficial constituida por rellenos y materiales cuaternarios flojos, con módulos de deformación en decompresión en el rango de 5 y 10 Mpa.
Un segundo nivel que considera materiales rígidos de origen pliocénico presentes por debajo del nivel superficial, con módulos de deformación en decompresión que oscilan entre los 50 Mpa de las arenas de miga y los 225 Mpa de los toscos duros.
Aunque el túnel no atraviesa materiales pliocénicos, el agrupamiento de los niveles más rígidos en el mismo nivel (cretácico en nuestro caso) es una simplificación suficientemente válida, siendo factible su asimilación a nuestro ámbito de actuación; sobe todo considerando la que la diferencia entre módulos de deformación entre los dos niveles es equivalente.
Una vez aceptada la simplificación, las diferentes observaciones realizadas en los distintos frentes en relación con este modelo han confirmado una serie de hipótesis, en algunos casos, ya intuidas por algunos autores. Entre las más destacadas se pueden citar:
Los asientos evolucionan de manera rápida, estabilizándose entre los 3 y 7 días tras el paso del frente de excavación.
El asiento por encima de la vertical de una zona en excavación alcanza valores de 0%-20% del total de su magnitud final.
El espesor de la capa de rellenos superficial no tiene prácticamente influencia cuando el recubrimiento de materiales terciarios sobre la clave del túnel es superior a 2D (dos veces el diámetro de la excavación). Cuando dicho recubrimiento varía entre 0,75D y 2D, el volumen de asientos se puede estimar en un porcentaje de la sección excavada, en concreto entre el 0,15% y 1%. Para recubrimientos inferiores a 0,75D, los asientos pueden llegar a superar el 4%.
Cuando la excavación atraviesa de manera parcial o total terrenos flojos, ya sean rellenos antrópicos o aluviales, la estabilidad del frente puede estar comprometida.
Para la determinación del punto de inflexión “i” se utilizará el modelo propuesto por Sagaseta y Oteo en 1974 y posteriormente revisado y ajustado, donde la posición del citado punto se determina mediante la fórmula:
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i/D = η ⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ − 21,052,0
DH
D: Diámetro medio de la excavación
H Profundidad del eje de la excavación
η Parámetro de ajuste que varía entre 0,75 (suelos densos o rígidos) a 1,25
(suelos sueltos).
Considerando exclusivamente los túneles de vía doble, que son los que discurren más próximos a edificaciones, teniendo en cuenta una profundidad media de los túneles de 18 m, un radio de la excavación del túnel de 6,05 m y un parámetro de ajuste de 0,75, se obtiene un valor:
i = 5,11
Esto significa que el punto de inflexión de la curva se localiza a 5,11 m de la proyección en superficie del eje del túnel. A efectos prácticos la localización del citado punto permite calcular el asiento como porcentaje (61%) del asiento máximo.
Una vez conocido el valor “i”, aplicando la fórmula de Peck, obtenemos el asiento máximo localizado en la proyección del eje del túnel; en concreto:
cmmi
Vs 98,30398,011.55.2
509.05.2max ==
⋅=
⋅Δ
=δ
Considerando aceptable que a partir de 2,5 veces el valor de “i”, la subsidencia no se considera apreciable, se define la siguiente cubeta de asientos media para el trayecto de los túneles de vía doble:
Asiento en superficie en el eje del túnel: 3,98 cm
Asiento en superficie a una distancia del eje de 5,11 m: 2,43 cm
Asiento en superficie a una distancia del eje de 12,77 m: nulo
Tomando estas mediciones como punto de partida, como orientación, se pueden
establecer unos umbrales de riesgo para movimientos admisibles, de acuerdo con las
características de las edificaciones, de manera que se tiene una clasificación
conservadora como base para la planificación de actuaciones preventivas de refuerzo y
tratamientos de mejora del terreno. Tabla 5.2.1.
TABLA 5.2.1. CARACTERIZACIÓN DE LOS MOVIMIENTOS ADMISIBLES
ASIENTOS ADMISIBLES (mm)CARACTERÍSTICAS EDIFICACIÓN
VERDE AMBAR ROJO
Edificios cimentados profundos en buen estado < 20 20 – 30 > 30
Edificios cimentados superficialmente sin daño < 10 10 – 15 > 15
Edificios cimentados superficialmente con daño.
Edificios monumentales. Edificios con mas de 10 alturas
< 5 5 – 10 > 10
Dependiendo del umbral de control considerado, se establecen las orientaciones para
tener previstas las medidas de actuación. Tabla 5.2.2.
TABLA 5.2.2. ORIENTACIÓN PARA PROPUESTA DE MEDIDAS DE ACTUACIÓN
UMBRAL DE CONTROL MEDIDAS DE ACTUACIÓN
VERDE Seguir con el control establecido en el plan de auscultación de la obra
AMBAR Incrementar la frecuencia de lecturas, evaluando la situación a partir de la
velocidad del parámetro registrado. Inspección visual somera. Continuar con
el proceso de ejecución de las obras según lo previsto.
ROJO Análisis específico de la situación, instalando instrumentación
complementario si fuera necesario. Revisión del proceso constructivo,
introduciendo modificaciones si fuera posible. Valoración de la necesidad
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5.3. Procedimientos constructivos
Sin considerar los tramos ejecutados entre pantallas, que tienen un tratamiento
estructural diferente, el procedimiento constructivo propuesto para los túneles de vía
doble se basa en la filosofía del denominado NATM (nuevo método Austriaco para
construcción de túneles), proponiendo la ejecución de la excavación por partes, con
una primera fase, denominada en avance, con aproximadamente 6 m de altura libre,
que permita la circulación fluida de los vehículos y el manejo de los bulones, y una
posterior, denominada destroza, que se inicia normalmente cuando el túnel ya se ha
calado completamente en avance, para mejorar la productividad de los métodos de
excavación empleados, o con un decalaje variable en función de los equipos
dispuestos.
En el avance se dispondrán las medidas de sostenimiento previstas, a la distancia
aconsejable, llevando esa transmisión de esfuerzos al terreno mediante excavación en
fases, empleándose un talud del orden 2H:3V entre los planos de avance y destroza,
estableciéndose unos bataches en la destroza de manera contrapeada, facilitando de
esta forma la circulación de la maquinaria y habilitando un mayor espacio para las
operaciones constructivas.
5.3.1. Sistema de excavación
La determinación de la excavabilidad se ha realizado a partir del criterio de Abdullatif y
Cruden (1983), que se basa en la valoración del índice RMR y que se presenta a
continuación resumido en forma de tabla (Tabla 5.3.1).
TABLA 5.3.1. CRITERIO DE EXCAVABILIDAD ABDULLATIF Y CRUDEN
ABDULLAFIT Y CRUDEN (1983)
ÍNDICE RMR EXCAVABILIDAD DEL MATERIAL
<30 Excavable
<60 Ripable
>60 Volable
Del rango de variación del RMR, se puede considerar la excavación ripable en la mayor
parte del recorrido, con previsión de realizar voladuras en zonas muy concretas. En
este marco la utilización de rozadora, martillo y retroexcavadora se considera adecuada
para este tipo de terrenos.
5.4. Necesidades de sostenimiento
El método conocido como NATM es en realidad una filosofía de actuación cuya base es
la colocación de unos elementos de sostenimiento que permitan una deformación
controlada del terreno, siempre dentro de los límites estables, de manera que el macizo
desarrolle su capacidad auto portante. Con este sistema, tras una estabilización previa
de la zona de excavación, en función de la calidad que presenta el macizo en el frente,
se utilizan distintos elementos de sostenimiento que se suelen agrupar en tramos de
cierta longitud para conseguir mejores rendimientos durante la ejecución.
Dentro del conjunto de elementos de sostenimiento empleados, los que se proponen
para este Estudio son los siguientes:
Hormigón proyectado. Se utiliza para sellar y cerrar juntas en el macizo, evitando la
alteración del terreno, desarrollando una resistencia, al trabajar como lámina, que
permite la contención de los elementos que se deforman, incluyendo la carga
puntual de las cuñas o bloques de roca.
Bulones. Se trata de elementos longitudinales que se introducen en el macizo a
través de una perforación, con el doble objetivo de confinar la roca, funcionando
igual que la armadura dentro del hormigón, y coser las juntas para limitar los
deslizamientos de las cuñas o bloques de roca.
Fibras metálicas. Se utilizan de una manera secundaria con el objetivo de dotar al
hormigón proyectado de cierta resistencia a tracción, procurando paliar entre otros
los efectos de la retracción por la pérdida de agua.
Cerchas. Son perfiles metálicos que tienen una función resistente trabajando como
un arco de manera inmediata y colaboran a definir la geometría del túnel,
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ESTUDIO INFORMATIVO DEL PROYECTO DE INTEGRACIÓN DEL FERROCARRIL EN LA CIUDAD DE VITORIA-GASTEIZ PÁGINA 18
adecuando los espesores de hormigón proyectado y evitando excavaciones
excesivas.
Paraguas de micropilotes. Se trata de elementos lineales de refuerzo previo,
colocados paralelamente al túnel por delante del frente y por encima de la línea de
excavación. Se utilizan para conseguir atravesar zonas de mala calidad de roca, sin
que se produzcan desprendimientos en clave, siendo especialmente indicados en
los emboquilles.
En función de los resultados del estudio geológico y de la caracterización
geomecánicas, se han propuesto una serie de secciones tipo de sostenimiento para
cada uno de las diferentes unidades geológico-geotécnicas atravesadas por los
túneles.
A partir de las clasificaciones de Bieniawski (1989), se propone la modificación
realizada por Romana (2000), más adaptada a las experiencias españolas en la
ejecución de túneles para infraestructuras lineales.
A partir del índice RMR se establecen las recomendaciones de cuantías mínimas de
bulones, hormigón proyectado, cerchas y otros elementos de sostenimiento para
túneles de 10 a 14 m de gálibo libre de la excavación. Los intervalos de validez se dan
de modo que deberá elegirse el valor más pesimista cuando:
• Los anchos de túnel sean mayores
• El valor del RMR sea más bajo dentro de la subclase
• Las condiciones de la obra aconsejen mayor seguridad durante la construcción.
Por el contrario, los valores más optimistas estarán indicados cuando:
• Los anchos de túnel sean menores
• Los valores del RMR más altos dentro de la subclase.
En las tablas 5.4.1 y 5.4.2 se resumen las adaptaciones propuestas por Romana para
la identificación de las necesidades de sostenimiento.
TABLA 5.4.1. RECOMENDACIONES PARA EL SOSTENIMIENTO DE TÚNELES. ROMANA (2000)
II b 4/6
III a 3/4
III b 2/3
IV a 1/2
IV b 1
V a 0,5/0,75
V b 0,5
Notas 123
45
El pase máximo es el límite teórico según BIENIAWSKIEl pase recomendado se refiere a la excavación en calota/avance y en caso de que exista galería de avance a la
ES
CA
RIF
ICA
CIÓ
N/P
ALA
RO
ZAD
OR
A
VO
LAD
UR
AS
TBM
AB
IER
TOE
SC
UD
O
CO
NTR
AB
O V
ED
A
16.0
9.5
MÉTODO DE
EXCAVACIÓN
> 5
> 5
SE
CC
IÓN
CO
MP
LETA
CLASEPARTICIÓN DE LA
SECCIÓN
90> 5
RMR
100I a
II a
40
30
I b
0
60
50
20
10
1.0
2.5
1.75
80
70
LONGITUD DE PASE (m)
MÁXIMA RECOMENDADA
Las líneas de trazas indican que el método es posible para el intervalo y se usa a veces
FRE
SA
DO
CA
LOTA
Y D
ES
TRO
ZA
6.0
excavación de ensanche (y no a la propia galería)Las líneas continuas indican que el método es apropiado para el intervalo y se usa frecuentemente
4.0
GA
LER
ÍA D
E A
VA
NC
E
GA
LER
ÍAS
MÚ
LTIP
LES
La unidad para el pase es el metro (m)
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TABLA 5.4.2. RECOMENDACIONES PARA EL SOSTENIMIENTO DE TÚNELES. ROMANA (2000)
V b
Notas
3
PAR
AG
UA
S
OC
ASI
ON
AL
OC
ASI
ON
AL
1Si
2/3
No
1 Ocasional
1. Las unidades para el bulonado son: L, longitud en metros (m); densidad en bulones por m2 (b/m)2 y s, espaciamiento en metros (m)
HEB
0.75/1
SISTEMAS ESPECIALES
DO
BLE
Si
4.5/5 1 1 x 1 20-30
MÉTODOS
ESPECIALES
SEN
CIL
LOSE
NC
ILLO
CERCHAS
TIPO S' (m)
IV a
TH 2
9
No
FIB
RA
S
TH-2
1
No
Ocasional
1.5
2. La unidad para e, espesor mínimo de hormigón proyectado, es el centímetro (cm). No se ha tenido en cuenta la sobreexcavación.3. El número de capas de hormigón proyectado incluye la capa de sellado
3 Si
- - - 30-40 3/4 0.5/0.75
4 0.66/1
4/4.5 0.80/1 1 x 1.25/1 x 1 16-24
1 x 1.5/1 x 1 12-20
6-10
Si
3/4 0.44/0.66 1.5 x 1.5/1 x 1.5 8-15
1/2 Si
2/3 Si
3 0.10/-0.25 Ocasional 5
2/3 0.10 2
- -
ARMADURA
MALLAZO
- -
HORMIGÓN PROYECTADO
e (cm) CAPAS SELLADO FIBRAS
20
10
0
BULONADO
L (m) b/m2 s´ (m)
- -
Ocasional
60
50
40
30
70
RMR CLASE
100I a
90I b
80II a
II b
V a
IV b
III b
III a
No
6. Las líneas indican que el método es posible para el intervalo y se usa a veces.5. Las líneas continuas indican que el método es apropiado para el intervalo y se usa frecuentemente4. La unidad para S, separación entre cerchas, es el metro (m).
BER
NO
LD
3 0.25/0.44 2 x 2/1.5 x 1.5
Ocasional
De acuerdo con estas recomendaciones, se establecen a continuación las necesidades
de sostenimiento para cada una de las secciones tipo que se puedan caracterizar.
5.5. Definición de secciones tipo
De acuerdo con las recomendaciones geotécnicas, considerando el valor inferior del
RMR dentro de la subclase, se estima un valor de cálculo comprendido entre 39 y 51,
equivalente a una clase IIIb, que se asocia a las siguientes secciones tipo.
Sección tipo I.
Se aplica con carácter general en el sostenimiento de los túneles y está constituida por
los siguientes elementos estructurales.
Bulones Φ 25 mm, en malla de 1,0 x 1, 0 m y longitud de 4 m.
Doble capa de hormigón proyectado con 43 Kg/cm2 de fibra y 20 cm de espesor
(1ª capa de 15 cm).
Cerchas TH-29 espaciadas cada 1,0 m.
Longitud de pase o zona del túnel que puede quedar sin aplicación de
sostenimiento durante un tiempo determinado: 0,75 m
Sección tipo Ia
Se aplica con carácter general en el sostenimiento del túnel en vía única que discurre
hacia la zona donde se ubica el cambiador de ancho. Los elementos estructurales que
la forman son los siguientes:
Bulones Φ 25 mm, en malla de 1,5 x 1, 5 m y longitud de 3 m.
Doble capa de hormigón proyectado con 43 Kg/cm2 de fibra y 12 cm de espesor
(1ª capa de 7 cm).
Cerchas TH-21 espaciadas cada 1,20 m.
Longitud de pase o zona del túnel que puede quedar sin aplicación de
sostenimiento durante un tiempo determinado: 0,75 – 1,0 m
ANEJO 10. TÚNELES Y OBRAS SUBTERRÁNEAS
ESTUDIO INFORMATIVO DEL PROYECTO DE INTEGRACIÓN DEL FERROCARRIL EN LA CIUDAD DE VITORIA-GASTEIZ PÁGINA 20
Sección tipo II
Se aplica como complemento de la sección tipo I y Ia, cuando se atraviesen zonas con
mayor fracturación o cuando la cobertera por encima de la clave del túnel es menor que
0,75 D (siendo D el diámetro del túnel). Los elementos estructurales que la forman son
los siguientes:
Triple capa de hormigón proyectado con 43 Kg/cm2 de fibra y 25 cm de espesor
(1ª capa sellado de 4 cm, 2ª capa de 16 cm).
Cerchas HEB-160 espaciadas cada 0,75 m.
Chapa Bernold.
Longitud de pase o zona del túnel que puede quedar sin aplicación de
sostenimiento durante un tiempo determinado: 0,5 – 0,7 m
5.6. Emboquilles
Para la zona de emboquille, que se contempla como una de las zonas con mayor
riesgo en la excavación, se incluyen las siguientes recomendaciones con carácter
general.
El talud frontal de emboquille mínimo debería ser el 1H:1V, puesto que planos
menos verticales no se consideran adecuados para un talud frontal de emboquille.
En el caso de considerarse necesario, los taludes se estabilizarían mediante
elementos de sostenimiento tipo: hormigón proyectado, bulones, anclajes, malla de
triple torsión, etc.
La cobertera sobre el emboquille será equivalente a 1-2 diámetros de la excavación,
garantizando la estabilidad auto portante suficiente mediante los métodos
convencionales de sostenimiento.
De manera más específica, en las zonas de emboquille, en los primeros 20 m de
excavación, se propone la utilización de sostenimiento tipo Bernold, utilizado
normalmente en zonas con predominio de materiales de baja calidad, donde se hace
necesario garantizar la rigidez del sostenimiento frente a las posibles deformaciones de
la sección excavada. Este sostenimiento tipo Bernold pesado consta de las siguientes
fases:
Excavación de la semisección en avance, con una altura mínima en clave de 6 m.
Ejecución del sostenimiento en avance, utilizando cerchas tipo HEB y las chapas
tipo Bernold, que cumplirían una triple función: protección contra las caídas de
bloques, encofrado del hormigón bombeado entre las chapas y el terreno y armado
del revestimiento.
Excavación de la destroza. Se excava la semisección inferior por bataches.
Ejecución del sostenimiento de la destroza. Este sostenimiento se realizará
empleando las chapas tipo Bernold como encofrado y refuerzo de los hastiales.
En todos los emboquilles se ha propuesto una protección especial, consistente en
un paraguas de micropilotes de 15 m de longitud en la sección de avance,
arriostrados por un zuncho armado.
En los taludes frontales se ha planteado una protección, con un tratamiento
convencional de bulones y hormigón proyectado, cuya ejecución se compatibiliza
con el avance por bancadas de la excavación.
5.7. Tratamientos especiales
Con independencia de los sistemas de sostenimiento aplicados, para garantizar la
estabilidad de la excavación, mejorar las características mecánicas de los terrenos
atravesados, prevenir posibles desprendimientos y reducir las subsidencias, se
proponen una serie de procedimientos especiales orientados a la estabilización del
frente de excavación y al acondicionamiento del terreno en zonas próximas a
edificaciones.
5.7.1. Estabilidad del frente de excavación
En relación con la estabilidad del frente, se ha tenido en cuenta la aproximación de
Panet y Guenot, 1982, que se comentaba en el capítulo de criterios de diseño.
ANEJO 10. TÚNELES Y OBRAS SUBTERRÁNEAS
ESTUDIO INFORMATIVO DEL PROYECTO DE INTEGRACIÓN DEL FERROCARRIL EN LA CIUDAD DE VITORIA-GASTEIZ PÁGINA 21
Considerando diferentes profundidades de la rasante, como factor limitativo, tomando
los parámetros que caracterizan a la unidad atravesada por los túneles, se obtiene:
TABLA 6.6. APROXIMACIÓN A LA ESTABILIDAD DEL FRENTE DE EXCAVACIÓN
Profundidad Máxima (m) TIPO DE TERRENO Ns Estabilidad del frente
Entre D y 2D Margas oscuras y margocalizas (MD, ME y MF) < 1 Estado elástico. Frente estable
Entre 0,75 D y D Margas oscuras y margocalizas (MD, ME y MF) < 1 Estado elástico. Frente estable
Aunque en una primera aproximación el frente se puede considerar estable, la
excavación con machón central es una medida habitualmente utilizada para mejorar la
estabilidad del frente y reducir el riesgo de desprendimiento.
5.7.2. Acondicionamiento del terreno
Considerando los valores del asiento superficial calculados de manera empírica y los
umbrales admisibles para las edificaciones, se localizan a lo largo del trazado las zonas
con mayor riesgo geotécnico que se representan gráficamente en el apéndice de este
documento mediante fichas.
Cuando las deformaciones inducidas por la excavación superan el umbral establecido
como muy bajo, se considera que es necesario planificar algún tipo de actuación
encaminada a garantizar la estabilidad de las estructuras. La metodología que se
propone de cara a las fases de diseño constructivo son las siguientes:
Previsión de movimiento mediante métodos simplificados.
Cartografía del estado del edificio, estableciendo niveles de peligrosidad en
función de sus características principales.
Clasificación de los niveles de riesgo en los edificios próximos.
Análisis de la problemática y el rango de variación de la posible actuación, que
podrá ir desde la ejecución de técnicas de tratamiento del terreno hasta el simple
control del edificio, por considerarse los efectos de la excavación de menor
entidad.
Instrumentación del edificio y las zonas del terreno con previsión de afección.
Reparación de daños en caso de surgir desperfectos en edificios, pavimento o
aceras.
Para esta fase del Estudio, las actuaciones que se proponen con carácter general van
encaminadas a evitar daños en las edificaciones y consisten en la disposición de
pantallas de Jet – Grouting de 25 m de profundidad media y 3 m de espaciamiento
entre columnas. Las secciones donde se produce alguna afección se identifican de
manera gráfica a continuación.
Las zonas propuestas para el tratamiento y la caracterización de los mismos se definen
a continuación, de acuerdo con la numeración creciente de los puntos kilométricos:
Sección tipo P.K. 4+510 – 4+530.
Se trata de un edificio localizado entre el final de la calle de Hans Christian Andersen y
la Avenida de los Huetos, a 4 metros de separación entre fachada y la proyección de
hastial del túnel en ancho internacional. Como propuesta de tratamiento se ha pensado
en la ejecución de una pantalla sencilla de Jet-grouting a lo largo de los 20 metros
contemplados como afección. En la ficha nº 1 del apéndice de acondicionamiento del
terreno se representa gráficamente la propuesta.
Sección tipo P.K. 7+620 – 7+690.
Se trata de una nave industrial localizada en la Avenida del Cantábrico, justo antes del
cruce con el Portal de Gamarra, prácticamente sin separación entre la línea de fachada
y la proyección del hastial del túnel en ancho internacional. Como propuesta de
tratamiento se ha pensado en la ejecución de una pantalla doble de Jet-grouting, en
forma de paraguas, a lo largo de los 70 metros contemplados como afección. En la
ficha nº 2 del apéndice de acondicionamiento del terreno se representa gráficamente la
propuesta.
ANEJO 10. TÚNELES Y OBRAS SUBTERRÁNEAS
ESTUDIO INFORMATIVO DEL PROYECTO DE INTEGRACIÓN DEL FERROCARRIL EN LA CIUDAD DE VITORIA-GASTEIZ PÁGINA 22
Sección tipo P.K. 7+720 – 7+750.
Se trata de una nave industrial localizada en la misma Avenida del Cantábrico, a
continuación de la anterior, incluido en la misma parcela y con la misma disposición en
relación con el hastial del túnel en ancho internacional. Como propuesta de tratamiento
se ha pensado en la ejecución de una pantalla doble de Jet-grouting, en forma de
paraguas, a lo largo de los 30 metros contemplados como afección. En la ficha nº 3 del
apéndice de acondicionamiento del terreno se representa gráficamente la propuesta.
Sección tipo P.K. 7+810 – 7+830.
Se trata de una nave industrial localizada en la Avenida del Cantábrico, justo después
del cruce con el Portal de Gamarra. En este caso el túnel en ancho internacional
discurre en parte bajo la edificación. Como propuesta de tratamiento se ha pensado en
la ejecución de una pantalla doble de Jet-grouting, en forma de paraguas, a lo largo de
los 20 metros contemplados como afección. En la ficha nº 4 del apéndice de
acondicionamiento del terreno se representa gráficamente la propuesta.
Sección tipo P.K. 8+000 – 8+110.
Se trata de un grupo de naves industriales localizadas en la Avenida del Cantábrico,
antes del cruce con la calle Santo Tomás, prácticamente sin separación entre la línea
de fachada y la proyección del hastial del túnel en ancho internacional. Como
propuesta de tratamiento se ha pensado en la ejecución de una pantalla doble de Jet-
grouting, en forma de paraguas, a lo largo de los 110 metros contemplados como
afección. Se incluye en esta propuesta los tratamientos para evitar el asiento de las
torres de línea eléctrica localizadas en los extremos de la parcela. En la ficha nº 5 del
apéndice de acondicionamiento del terreno se representa gráficamente la propuesta.
Sección tipo 8+150 – 8+180.
Se trata de una pequeña nave asociada a unos tanques de almacenamiento
localizados en la Avenida del Cantábrico, a la altura del entronque con la calle de Santo
Tomás, a 2 metros de separación entre fachada y la proyección de hastial del túnel en
ancho ibérico. Como propuesta de tratamiento se ha pensado en la ejecución de una
pantalla sencilla de Jet-grouting a lo largo de los 30 metros contemplados como
afección. En la ficha nº 6 del apéndice de acondicionamiento del terreno se representa
gráficamente la propuesta.
Sección tipo P.K. 8+310 – 8+330.
Se trata de una nave industrial localizada en la Avenida del Cantábrico, justo antes del
cruce con el Portal de Bergara, prácticamente sin separación entre la línea de fachada
y la proyección del hastial del túnel en ancho internacional. Como propuesta de
tratamiento se ha pensado en la ejecución de una pantalla doble de Jet-grouting, en
forma de paraguas, a lo largo de los 20 metros contemplados como afección. En la
ficha nº 7 del apéndice de acondicionamiento del terreno se representa gráficamente la
propuesta.
Sección tipo P.K. 8+290 – 8+330.
Se trata de una nave industrial localizada en la Avenida del Cantábrico, enfrentada con
la anterior, aunque en este caso el túnel en ancho ibérico discurre en parte bajo la
edificación. Como propuesta de tratamiento se ha pensado en la ejecución de una
pantalla doble de Jet-grouting, en forma de paraguas, a lo largo de los 40 metros
contemplados como afección. En la ficha nº 8 del apéndice de acondicionamiento del
terreno se representa gráficamente la propuesta.
5.8. Revestimiento
Se ha previsto un revestimiento encofrado de hormigón en masa de 30 cm de espesor,
que permitirán dejar embebidos todos los sistemas de impermeabilización y de drenaje.
Al estar garantizada la estabilidad estructural del túnel por el sostenimiento, la
disposición del revestimiento atiende a otros criterios, siendo los más destacados los
siguientes:
Sirve de sistema de protección de la lámina de impermeabilización.
ANEJO 10. TÚNELES Y OBRAS SUBTERRÁNEAS
ESTUDIO INFORMATIVO DEL PROYECTO DE INTEGRACIÓN DEL FERROCARRIL EN LA CIUDAD DE VITORIA-GASTEIZ PÁGINA 23
Mejora las condiciones aerodinámicas, aunque en este caso no son condicionantes
de diseño.
Mejora el aspecto estético de la superficie del túnel.
El mantenimiento del anillo de hormigón es mínimo, por lo que su coste a largo
plazo quedaría amortizado.
Permite aumentar el factor de seguridad de la estructura del túnel, así como
absorber los esfuerzos que se generaran con el tiempo, en la hipótesis de una
posible pérdida de las propiedades del terreno circundante a la excavación, o
incluso de los elementos del sostenimiento (por ejemplo deterioro de los bulones o
la gunita a largo plazo).
5.9. Impermeabilización y drenaje
La finalidad principal de la impermeabilización de hastiales y bóveda es evitar que las
aguas filtradas puedan penetrar en el interior del túnel, evitando sus efectos
perjudiciales, entre otros: el ataque al hormigón, corrosión del acero e interferencia con
los equipos eléctricos y los sistemas de comunicación.
En fase de construcción, aunque no se han encontrado niveles freáticos en las
diferentes etapas de investigación geotécnica realizadas, exceptuando los niveles
aluviales colgados, puede resultar problemático, por su estado de fracturación, el cruce
de distintas zonas a lo largo del recorrido. En prevención de esta posibilidad, se ha
previsto en esta zona un dispositivo de drenaje previo del frente mediante la
perforación de taladros en abanico en la zona de avance y la colocación de tuberías de
PVC ranurado de 12 m de longitud y 2” de diámetro mínimo.
Esta impermeabilización de los túneles, realmente no es tal, ya que se permite la
entrada de agua por lugares prefijados y canalizándose a través del sistema de drenaje
longitudinal hacia el exterior del túnel.
En este Estudio se ha previsto un sistema de impermeabilización completa en un 100%
de la longitud de los túneles, consistente en colocar sobre el sostenimiento una lámina
de geotextil de 300 gr/m2 y una lámina de PVC de 2 mm de espesor. Ambos elementos
se anclarán al terreno por puntos, mediante arandelas especiales del mismo material,
fijados a la superficie con clavos. Tanto la soldadura a la arandela como la de los
solapes de la lámina de PVC, se realizará por aire caliente mediante soldadura
termoplástica.
La lámina de plástico realiza la función impermeabilizadora y el geotextil tiene por
misión conducir el agua y proteger al PVC. El geotextil se conecta en su base con un
tubo colector de pequeño diámetro (D=110mm). Estos tubos irán unidos, cada 50 m, a
un dren colector central, cuya misión es la de recoger las aguas procedentes de la
filtración del terreno y drenarla bajo la solera gracias a una capa drenante interpuesta.
5.10. Procedimientos de auscultación y control
En este punto se definen las medidas encaminadas a controlar en su día los
movimientos en el túnel durante las fases de construcción, con el objeto de confirmar la
adecuación a las hipótesis y modelos de cálculo adoptados, mediante la comparación
de los valores previstos en la fase de proyecto con los obtenidos en la auscultación.
Para cumplir los objetivos se propone la instalación de instrumentos y sistemas de
auscultación que informen, en cada momento, de las reacciones del terreno y los
sostenimientos en las distintas operaciones que se lleven a cabo. El seguimiento
comprende el control geométrico y topográfico, la comprobación de las secciones
transversales, gálibos y soleras, así como la auscultación mediante la realización de
medidas específicas de convergencia, extensométricas, de presión y de inclinación.
Respecto a los equipos a utilizar, el contratista presentará en su Plan de
Instrumentación y Auscultación las marcas de los equipos a instalar, el tipo y las
características técnicas completas, fundamentalmente las específicas de rangos,
precisión, limitaciones, accesorios, etc.
ANEJO 10. TÚNELES Y OBRAS SUBTERRÁNEAS
ESTUDIO INFORMATIVO DEL PROYECTO DE INTEGRACIÓN DEL FERROCARRIL EN LA CIUDAD DE VITORIA-GASTEIZ PÁGINA 24
5.10.1. Medidas propuestas
Esencialmente deberán medirse fuerzas y deformaciones, aunque no se excluye que
durante las fases de ejecución más avanzadas puedan realizarse algunas
comprobaciones de resistencia, particularmente del terreno, ya que puede sufrir
decompresiones, saturaciones u otros fenómenos que alteren sus condiciones.
Se estima conveniente establecer un programa de mediciones a realizar, adecuándolo
al ritmo de construcción que se estime, empezando a tomar lecturas en aquellas
unidades que estén terminadas y en las que se pueda iniciar la auscultación
Las medidas que se proponen se ordenan en relación con los parámetros analizados,
como son:
• Deformaciones
• Fuerzas
• Decompresiones
Deformaciones.
Se ha previsto el control de convergencias y ovalizaciones mediante clavos para
medida con cinta de convergencia. Como la deformación se produce en todo el
perímetro de la excavación, las medidas entre los puntos del perímetro del túnel dan
desplazamientos relativos, por lo que hay que referir dichos desplazamientos a puntos
fijos exteriores para convertirlos en deformaciones absolutas. En este sentido se
aconseja la realización de medidas topográficas de precisión de asientos absolutos en
la clave y solera del túnel, mediante nivelación de precisión.
Fuerzas y presiones.
Se dispondrán células de presión radial y tangencial con el objetivo de realizar una
determinación lo más exacta posible de la presión sobre el sostenimiento, tratando de
conseguir un mejor conocimiento del comportamiento tensodeformacional de los
terrenos en el entorno del túnel, así como una mayor seguridad en los trabajos de
excavación y sostenimiento.
Decompresiones.
Se instrumentarán con extensómetros de varillas con objeto de controlar cómo se
produce y progresa la zona decomprimida alrededor del túnel construido. Estos equipos
se instalarán en el interior de un taladro de diámetro mínimo 150 mm y tendrán una
serie de varillas de acero inoxidable empotrada a distintos niveles. La lectura puede
realizarse con un comparador de precisión de hasta 0,01 mm, con lo que se consigue
medir las deformaciones existentes entre los puntos de anclaje y la cabeza del
extensómetro situada en el borde del taladro.
5.10.2. Secciones de control
Como propuesta se aconseja instalar, cada 25 m, una sección de medición y control de
convergencias, con tres puntos de medición en el avance (clave y hastiales), más otros
dos (hastiales) a colocar tras la ejecución de la destroza. Se medirán también asientos,
con un punto de medición en clave de túnel.
En zonas geológicamente singulares (cambios de sección, diaclasados, rellenos, etc.)
se aconseja la colocación de extensómetros tras la aplicación del sostenimiento y
células de medición de la presión radial y tangencial, colocadas sobre la segunda capa
de hormigón proyectado.
La aparición de movimientos apreciables en las mediciones realizadas provocará la
adopción de nuevas medidas de control y corrección, de acuerdo con los protocolos de
actuación que se resumen a continuación.
• Nivel de prevención.
- Se adoptará si la convergencia medida llega al 0,5% de la longitud de la
cuerda o si alcanza 5 mm /día.
- La llegada al nivel de prevención provocará el estudio de la necesidad de
aplicación de un refuerzo del sostenimiento.
ANEJO 10. TÚNELES Y OBRAS SUBTERRÁNEAS
ESTUDIO INFORMATIVO DEL PROYECTO DE INTEGRACIÓN DEL FERROCARRIL EN LA CIUDAD DE VITORIA-GASTEIZ PÁGINA 25
• Nivel de riesgo.
- Se adoptará si la convergencia medida llega al 1% de la longitud de la
cuerda o si alcanza 1 cm /día.
La llegada al nivel de riesgo conllevará automáticamente la aplicación de un refuerzo
del sostenimiento.
6. INSTALACIONES AUXILIARES
Dentro de este capítulo se incluyen elementos singulares que pudieran ser
condicionantes en el diseño de las obras subterráneas; en concreto elementos
relacionados con la electrificación, ventilación, señalización, comunicaciones, drenaje,
etc., asociados a subestaciones, pozos y armarios de grandes dimensiones.
En este caso, por la longitud de los túneles y la configuración de la rasante se disponen
pozos de extracción y pozos de bombeo. En el primer caso, con independencia de las
zonas de inmisión configuradas dentro de la caja de la estación, se localizan cuatro
pozos de extracción en los puntos kilométricos 5+200 y 8+380 (dos por cada punto
kilométrico correspondientes con los túneles de distinto ancho de vía). Se trata de una
instalación constituida por el pozo de acceso hasta la profundidad de la cota de solea y
una galería horizontal de 15 m que conecta con los tubos y aloja los equipos de
ventilación.
En el caso de los bombeos, se disponen pozos en los puntos 3+930, 5+170 y 8+360,
compartidos para ambos túneles y localizados en el espacio intermedio. También se
disponen otros dos adicionales de manera independiente, uno en el P.K. 9+835,
asociado al túnel de ancho internacional, y otro en el P.K. 9+835 asociado al túnel en
ancho ibérico y al correspondiente con la vía de acceso al cambiador de ancho. En
todos los casos la instalación cuenta con un único pozo de acceso donde se alojan los
equipos de fondo y las conexiones con los elementos de drenaje de los túneles.
ANEJO 10. TÚNELES Y OBRAS SUBTERRÁNEAS
ESTUDIO INFORMATIVO DEL PROYECTO DE INTEGRACIÓN DEL FERROCARRIL EN LA CIUDAD DE VITORIA-GASTEIZ
APÉNDICE. ACONDICIONAMIENTO DEL TERRENO
4+40
0
4+50
0
4+600
4+50
0
4+600
4+700
BAJA
MUY BAJA
MEDIA
ALTA
SUBSIDENCIA
( <10mm)
LEYENDA
FICHA Nº1
492.609
513.04
TRATAMIENTOS PROPUESTOS
CAPTURA DEL EDIFICIO CROQUIS TRATAMIENTOS
ESQUEMA DE SUBSIDENCIA
24.10
12.09
16.30
TRATAMIENTO ENTRE P.K.4+510 Y P.K.4+530
7+6
00
7+7
00
7+8
00
BAJA
MUY BAJA
MEDIA
ALTA
SUBSIDENCIA
( <10mm)
LEYENDA
FICHA Nº2
489.55
511.29
TRATAMIENTOS PROPUESTOS
CAPTURA DEL EDIFICIO CROQUIS TRATAMIENTOS
ESQUEMA DE SUBSIDENCIA
24.10
13.40
5.92
TRATAMIENTO ENTRE P.K.7+620 Y P.K.7+690
7+6
00
7+7
00
7+8
00
7+6
00
7+7
00
7+8
00
BAJA
MUY BAJA
MEDIA
ALTA
SUBSIDENCIA
( <10mm)
LEYENDA
FICHA Nº3
489.55
511.28
TRATAMIENTOS PROPUESTOS
CAPTURA DEL EDIFICIO CROQUIS TRATAMIENTOS
ESQUEMA DE SUBSIDENCIA
24.10
13.39
4.97
TRATAMIENTO ENTRE P.K.7+720 Y P.K.7+750
7+7
00
7+8
00
7+9
00
7+7
00
7+8
00
7+9
00
BAJA
MUY BAJA
MEDIA
ALTA
SUBSIDENCIA
( <10mm)
LEYENDA
FICHA Nº4
489.150
511.58
TRATAMIENTOS PROPUESTOS
CAPTURA DEL EDIFICIO CROQUIS TRATAMIENTOS
ESQUEMA DE SUBSIDENCIA
24.10
14.10
3.65
TRATAMIENTO ENTRE P.K.7+810 Y P.K.7+830
7+9
00
8+0
00
8+1
00
8+2
00
8+0
00
8+1
00
8+2
00
BAJA
MUY BAJA
MEDIA
ALTA
SUBSIDENCIA
( <10mm)
LEYENDA
FICHA Nº5
487.950
511.52
TRATAMIENTOS PROPUESTOS
CAPTURA DEL EDIFICIO CROQUIS TRATAMIENTOS
ESQUEMA DE SUBSIDENCIA
24.10
15.23
5.16
TRATAMIENTO ENTRE P.K.8+000 Y P.K.8+110
8+0
00
8+1
00
8+2
00
8+30
0
8+1
00
8+2
00
8+30
0
BAJA
MUY BAJA
MEDIA
ALTA
SUBSIDENCIA
( <10mm)
LEYENDA
FICHA Nº6
487.350
510.08
TRATAMIENTOS PROPUESTOS
CAPTURA DEL EDIFICIO CROQUIS TRATAMIENTOS
ESQUEMA DE SUBSIDENCIA
24.10
14.39
7.59
TRATAMIENTO ENTRE P.K.8+150 Y P.K.8+180
8+2
00
8+30
0
8+400
8+2
00
8+30
0
8+400
BAJA
MUY BAJA
MEDIA
ALTA
SUBSIDENCIA
( <10mm)
LEYENDA
FICHA Nº7
486.668
510.06
TRATAMIENTOS PROPUESTOS
CAPTURA DEL EDIFICIO CROQUIS TRATAMIENTOS
ESQUEMA DE SUBSIDENCIA
24.10
15.05
2.20
TRATAMIENTO ENTRE P.K.8+290 Y P.K.8+330
8+2
00
8+30
0
8+400
8+2
00
8+30
0
8+400
BAJA
MUY BAJA
MEDIA
ALTA
SUBSIDENCIA
( <10mm)
LEYENDA
FICHA Nº8
486.668
510.06
TRATAMIENTOS PROPUESTOS
CAPTURA DEL EDIFICIO CROQUIS TRATAMIENTOS
ESQUEMA DE SUBSIDENCIA
24.10
15.05
4.46
TRATAMIENTO ENTRE P.K.8+310 Y P.K.8+330