Revista de Obras Publicas 3663

Editorial Apostando por la ingeniería internacional

Carlos Nárdiz Ortiz Director

El número especial sobre túneles y obras subterráneas lo han coordinado, como en las anteriores ocasiones, desde AETOS. Este tiene, sin embargo, la singularidad de que todas las obras que recoge se sitúan fuera de España. No es más que la expresión de la ingeniería española actual, que, desde casi dos décadas, tiene la mayor parte de las obras en el exterior, en este caso para túneles carreteros, de ferrocarril, o bien para túneles de metro.

Los primeros túneles que recogemos son los del proyecto Sotra Link, que constituye una actuación de referencia en Noruega con la duplicación de la carretera Rv 555, que incluye la construcción de un nuevo puente de gran luz para cruzar el fiordo de Sutra y más de 10 kilómetros de túneles carreteros. Hace referencia el artículo a la metodología de excavación, a las soluciones de sostenimiento según la práctica noruega, y a la solución adoptada en el sector crítico de Kiplevannet del túnel de Drotningsvik, que han exigido refuerzos integrales con paraguas autoperforantes, arcos noruegos y pantallas de inyecciones contra el flujo del agua.

El siguiente túnel al que hacemos referencia es el de Silvertown, que supone una nueva conexión viaria subterránea en el este de Londres que servirá para aliviar el histórico túnel de Blackwall bajo el Támesis y que unirá la zona de Silvertown con la península de Greenwich. Es un contrato de colaboración público-privada, adjudicado a la concesionaria Riverlinx, cuyo proyecto se ejecutó en plazo y presupuesto con una obra, a pesar de los factores externos, inaugurada en abril de 2025, con la adopción de soluciones innovadoras que permitieron superar retos constructivos extraordinarios, y que implicaron también la rotación in situ de la tuneladora única.

Recogemos también un artículo sobre el túnel de Mont  Zenis, denominado Túnel Euroalpino Lyon-Turín, que con sus 57,7 kilómetros de longitud será el túnel ferroviario más largo del mundo y que formará parte de la línea de alta velocidad conocida como Corredor Mediterráneo Europeo, diseñado para un tráfico mixto que atraviesa una geología muy compleja, enfrentada con la gran profundidad del túnel. El proyecto, desarrollado por Amberg desde 2006,

está en estos momentos en fase inicial de construcción y está dividido en cuatro lotes, de los cuales los tres primeros se encuentran en el lado francés, y el cuarto, en el italiano.

El siguiente artículo es de una obra subterránea singular, como es el Telescopio Einstein, destinado a medir ondas gravitacionales, como observatorio de ondas de tercera generación más importante de Europa, construido bajo tierra, a gran profundidad, bajo la superficie terrestre y que exigirá la excavación de 30 kilómetros de túneles y grandes cavernas a profundidades considerables. Por el momento, se han identificado tres posibles localizaciones: una al norte de Lula, en Cerdeña; otra, en la eurorregión de Mosa-Rin, y una tercera en Sajonia (Alemania), donde se ha llevado a cabo una campaña geotécnica para obtener información de la geología local, las condiciones de las aguas subterráneas y los espectros sísmicos subterráneos.

La primera fase de la ampliación de la línea 3 del metro de Sofía (Bulgaria) es el siguiente artículo, que hace referencia a la excavación de casi 8 kilómetros de túnel y la construcción de siete estaciones, con la singularidad del cruce bajo dos túneles existentes, con solo 1,4 metros de recubrimiento, afrontado por un consorcio de empresas. En él, se describe

la metodología adoptada para la calibración de los parámetros de excavación de la tuneladora, el plan de auscultación realizado y los resultados obtenidos durante el paso crítico bajo los túneles existentes, junto con la llegada a la estación MS8, que supuso una complejidad adicional.

La Ontario Line es también una nueva línea de metro de 15,6 kilómetros en Toronto (Canadá), con 15 estaciones y múltiples conexiones con la red existente. Incluye tramos en superficie, túneles ejecutados con tuneladora y tramos en mina, así como estructuras con pozos de emergencia y ventilación con profundidades de hasta 30 metros, situadas en entornos urbanos, siendo la presencia de una línea de metro en servicio la principal restricción para la futura estación de Pape. El diseño estructural se apoyó en una modelización numérica en 3D desarrollada para el diseño de muros pantalla de la estación, de tal manera que el tramo de Pape es un ejemplo de la complejidad que implica la ejecución de infraestructuras en entornos de alta densidad urbana.

La excavación del túnel carretero con mayor sección de México, bajo una de las carreteras urbanas más transitadas de Tijuana, forma parte de otro artículo. En él se hace

Este número es una manifestación de la amplitud que ha adquirido hoy la ingeniería subterránea española

referencia al proyecto Viaducto Elevado Tijuana, que comunicará el aeropuerto internacional con las playas de la ciudad. Su ubicación en la zona urbana de la ciudad mexicana, cerca de la frontera con Estados Unidos, añade condicionantes a su construcción, habiéndose convertido en un referente técnico en aquel país para la ejecución de túneles carreteros de gran sección en suelos blandos.

La construcción de túneles durante los últimos 25 años en la cordillera andina entre Colombia y Chile y Argentina, donde predominan los túneles viales pero también otros para proyectos hidroeléctricos y de infraestructura minera, ha derivado en unas conclusiones respecto a los sistemas de diseño y construcción. El artículo hace referencia a experiencias extremas de expansividad en la CH La Cofluencia (Chile); de estallidos de roca, en la CH Cheves (Perú); de hipertermalismo, en el túnel vial de Ollachea (Perú), y de plastificación severa, en el túnel vial del Toyo (Colombia), derivadas, por tanto, de las condiciones geológicas que la cordillera andina impone a la excavación de túneles.

La línea 6 del metro de Sao Paulo (Brasil) tiene 15,3 kilómetros, 15 estaciones subterráneas y 18 pozos de ventilación, y su diseño y construcción ha sido desarrollado por la Linha

Uni, sociedad concesionaria participada por la división de concesiones de ACCIONA. El trazado atraviesa un entorno urbano densamente edificado y cruza bajo el río Tieté. Las estaciones presentan una longitud tipo de 132 metros y profundidades de entre 28 y 66 metros, lo que ha obligado a sistemas de excavación entre pantallas o mediante pozos de gran diámetro. La línea 6 representa uno de los desarrollos subterráneos más complejos en ejecución en Iberoamérica, tanto por la magnitud de las obras como por las condiciones urbanas y geológicas en las que se desarrolla.

Es, por tanto, este número de túneles y obras subterráneas una manifestación de la amplitud que ha adquirido hoy la ingeniería subterránea española en colaboración con otras empresas del exterior, como la única forma de acometer este tipo de obras.

Finalmente recogemos una reseña del libro de José Antonio Juncá con título El túnel. Mito, símbolo y arte, que aborda en ocho capítulos una reflexión sobre el universo subterráneo y que constituye la primera parte de una obra más extensa que continuará con nuevos volúmenes, en donde trata de mostrar que el túnel es algo más que una infraestructura funcional.

Portada Imagen del túnel de base

Lyon-Turín que conecta Francia e Italia.

Contraportada Perfil geológico y de elevación del macizo de San Gotardo, Suiza. El túnel ferroviario más largo y profundo del mundo.

NÚMERO ESPECIAL

Túneles y Obras Subterráneas

Sumario

54

Edita: Colegio de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos

Metro de Sofía: paso crítico bajo túneles bitubo en la extensión de la línea 3

Marc Sorribes Casals

Néstor Rubiralta

Nicola Della Valle

8 Construcción de los túneles del proyecto Sotra Link (Noruega)

Dídac Plana Aguilar

20 Transformando la obra subterránea en Reino Unido

José Luis Rodríguez Sánchez

30

El túnel euroalpino Lyon-Turín

Manuel de la Fuente Mata

José Carlos Arroyo Cedrón

44

Telescopio Einstein: una obra subterránea para explorar el universo

Patricia Lamas Álvarez

Miguel Ángel Carrillo Suárez

DIRECTOR DE LA REVISTA

Carlos Nárdiz Ortiz

DIRECTOR DE REDACCIÓN

Daniel Rodríguez González

DIRECTOR DE ARTE Y DISEÑO

Manuel Estrada

EDICIÓN Y MAQUETACIÓN

Estrada Design

Íñigo de la Serna Hernáiz

Miguel Aguiló Alonso

José Luis Marín López-Otero

Carmen de Andrés Conde

Antonio Colino Martínez

Ignacio García-Arango

Cienfuegos-Jovellanos

Pere Macias Arau

Enca Gismera CONSEJO EDITORIAL

Isabel Pardo de Vera Posada

Fernando Sáenz Ridruejo

José Luis Manzanares Japón

José Luis González Vallvé

70

Del concepto a la construcción: evolución del diseño de muros pantalla para la Ontario Line

Carlos Herranz Calvo

Ian Whitehead

Jaime Ruiz-Ruano Álvarez

Juan Luis Hita Maria

Nathaniel Thiessen

María Luisa Domínguez González

Rosario Cornejo Arribas

José Romo Martín

Francisco Esteban Lefler

Francisco Hijós Bitrián

César Lanza Suárez

José Manuel Vassallo Magro

Rosa Arce Ruiz

Ana Rivas Álvarez

Alonso Domínguez Herrera

Rosario Martínez

Vázquez de Parga

Pablo Otaola Ubieta

84

Excavación del túnel carretero con mayor sección de México

Ignacio Castro Rubio

SUSCRIPCIONES www.revistadeobraspublicas. com/planes-de-suscripción/ suscripcionesrop@ciccp.es

108

La línea 6 del metro de São Paulo (Brasil)

Pablo Cánovas Díaz Cristóbal Rodríguez Vázquez José María Creus

92

Diseño y construcción de túneles con NATM en los Andes

José Miguel Galera Fernández

Manuel de Cabo Ripoll

Edgardo Álvarez Sonco

Jader A. Ruiz Pérez

Tomás Uriarte Ossandón

119

Libros

El túnel. Mito, símbolo y arte

Revista de Obras Públicas Túneles y Obras Subterráneas

Construcción de los túneles del proyecto Sotra Link (Noruega)

Metodología de preinyecciones, control hidrogeológico y soluciones singulares

El proyecto Sotra Link consiste en la duplicación de la carretera Rv 555 y constituye una actuación de referencia en Noruega, que incluye la construcción de un nuevo puente de gran luz para cruzar el fiordo de Sotra y más de 10 km de túneles carreteros, entre otros elementos. En este artículo se presentan los aspectos más relevantes en el diseño y construcción de los túneles, con una especial atención en la metodología de excavación mediante preinyecciones en avance (pre-excavation grouting) implantada de forma sistemática para limitar los potenciales caudales drenados por los túneles acabados y minimizar el impacto sobre el entorno hidrogeológico. Se hace referencia también a las soluciones de sostenimientos según la práctica noruega, y se presenta la solución adoptada para el revestimiento no estructural con funciones de protección frente al agua y la helada (water & frost protection) y que mejora las condiciones operacionales de los túneles. Finalmente se describen las soluciones adoptadas en el sector crítico de Kiplevannet del túnel de Drotningsvik, donde la baja cobertura, la proximidad al lago y la presencia de suelos y roca alterada ha exigido unos refuerzos integrales con paraguas autoperforantes, arcos noruegos, contrabóveda, jet grouting y pantallas de inyecciones para cortar el flujo de agua. Palabras clave Túneles carreteros; preinyecciones; drenaje; control de filtraciones; revestimiento no-estructural, protección frente al agua y la helada.

Sotra Link is a landmark infrastructure project in Norway which consists of doubling the Rv 555 highway capacity and involves the construction of a new long-span bridge over the Sotra fiord and more than 10 kms of road tunnels, among other elements. This article presents the most relevant aspects of the tunnel design and construction, with particular attention to the preexcavation grouting methodology implemented systematically to control potential drainage flows from the completed tunnels and minimize the impact on the hydrogeological environment. It also mentions the support solutions used according to Norwegian practice and presents the design adopted for the non-structural final lining, which provides water and frost protection and improves the tunnels' operational conditions. Finally, the solutions adopted in the critical Kiplevannet sector of the Drotningsvik tunnel are described, where the low cover, proximity to the lake and the presence of altered soils and weathered rock have required comprehensive reinforcements with self-drilling umbrellas, Norwegian arches, counter-vault, jet grouting and injection screens to create barriers against the water inflow.

Keywords Road tunnels; pre-excavation grouting; drainage; inflow control; non-structural lining; water & frost protection.

Sotra Link es un proyecto de gran complejidad técnica que integra obras onshore y offshore, con exigencias ambientales estrictas y condicionantes geotécnicos e hidrogeológicos propios de macizos graníticos y gneis con fracturación y permeabilidad variable, combinado con zonas de suelos blandos en los fondos de fiordos y de los lagos de origen glacial.

El proyecto consiste en la duplicación de la autovía Rv 555 en los términos municipales de Bergen, Fjell y Øygarden a lo largo de 25 km para incrementar de los dos carriles actuales a cuatro carriles, dos por sentido, y una velocidad de diseño de 80 km/h. Se trata de un contrato de diseño y construcción de la Autoridad Noruega para las Carreteras Públicas y adjudicado por 2.000M€ al consorcio internacional formado por FCC Construcción (35%), WeBuild (35%) y SK (30%), con la participación de los diseñadores principales PINI, Multiconsult y Norconsult.

El alcance del contrato incluye, entre los elementos más singulares, la construcción del nuevo puente de Sotra de 954 m de longitud y una luz en el vano central de 592 m sobre el fiordo de Sotra y dos pilonas principales de 144 m de altura. También es destacable el sistema de túneles carreteros que suman un total de 10,6 km distribuidos en 4,4 km de doble túnel y 1,8 km en rampas de accesos intermedios. Se suma a lo anterior la construcción de varios nudos de intersecciones principales, 22 puentes y 8,8 km de vías ciclistas/peatonales.

El estudio del impacto medioambiental de los túneles y la sistematización de preinyecciones en avance durante su excavación se sitúan en el núcleo del diseño y de la planificación de la construcción de los túneles. Este artículo recoge la experiencia y criterios desarrollados en licitación, diseño y desarrollo de la obra, con especial atención al control hidrogeológico y a la estabilización en zonas críticas para garantizar la seguridad y minimizar el impacto en el entorno.

Configuración y método de excavación

El conjunto de túneles del proyecto está formado por cuatro túneles principales todos ellos bitubo: Kolltveit de 950 m, Drotningsvik

de 1950 m con dos rampas intermedias que suman 1800 m, Knarvika de 650 m y Straume de 850 m. Se diseñan como bitubos con secciones para dos carriles y 9.5 m de ancho de plataforma (sección tipo T9,5), excepto un tramo en el túnel de Drotningsvik que tiene tres carriles y 13.0 m de ancho de plataforma (sección tipo T13,0). La excavación se realiza con el sistema de voladura (drill & blast) en rocas graníticas y gneises de buena calidad geotécnica, lo que permite realizar pases generalmente largos de 4,0 m a 5,0 m de longitud y a sección completa. Además, se aplican mayoritariamente sostenimientos ligeros basados en la práctica noruega con hormigón proyectado y bulones en la mayor parte del trazado. El criterio para la determinación del sostenimiento a aplicar es mediante el índice Q de Barton para determinar la calidad de la roca, con larga tradición en los países nórdicos. De forma local se han cruzado zonas críticas donde las condiciones geotécnicas e hidrogeológicas son especialmente complejas y donde se han adoptado soluciones de sostenimientos pesados con arcos noruegos, aplicación de paraguas e incluso ejecución de contrabóveda.

Código QR para acceso al proyecto constructivo.

https://sotralink.no

El arco noruego consiste en un refuerzo del sostenimiento que se consigue generando un recrecido del espesor de hormigón proyectado formando un arco. La repetición sucesiva de estos recrecidos genera una estructura a modo de costillas de refuerzo a lo largo del tramo en cuestión. Cada uno de estos arcos está armado con un cierto número

Esquema de un arco noruego de refuerzo del sostenimiento

3: Section of reinforced ribs of sprayed concrete single layer

Fully grouted rebar bolt. 20-25 mn. c/c 1-15m

Spacing and lenght tbd by engineering geologist on-site

Sprayed concrete 835 M40 E1000 120 - 150 mm

Thitkness determined by engineering geoligist

Rock bolt with cross-bar. Cross-bar is placed in top of levelling sprayed concrete as shown

Sprayed concrete 835 M40 without fiber for levelling to theoretical excavation profile curvature

excavation profile

Sprayed concrete 835 M40 without fiber to cover nebor ribs

de barras corrugadas en el sentido circunferencial y normalmente se cosen contra el terreno mediante bulones radiales.

La principal ventaja frente a los arcos convencionales de cerchas metálicas TH o HEB o a las cerchas reticuladas es su menor coste y su facilidad de puesta en obra, y que se adaptan fácilmente a la geometría de la sección excavada. Su desventaja es que tienen menor capacidad resistente y que generan espesores mayores en el sostenimiento de manera que hay que prever una mayor excavación de la sección para conseguir el mismo gálibo libre.

Sector crítico de Kiplevannet (túnel de Drotningsvik)

Se trata de un tramo de ~50 m del túnel de Drotningsvik con cobertura muy baja (7 m) y con presencia de suelos y roca muy alterada en clave y nivel freático elevado. Tiene la dificultad añadida que el trazado del tubo sur pasa a unos 15 m del lago de Kiple a unos ~6 m por debajo de la lámina de agua del lago, lo que hace que sea un tramo especialmente vulnerable a entradas abundantes de agua. Por otro lado, el tubo norte discurre bajo el pie del terraplén de la carretera

Rv 555 en funcionamiento durante los trabajos y una de las pilas de la futura pasarela peatonal/ciclista se debe apoyar encima de la vertical del túnel.

La solución diseñada integra toda una serie de elementos para hacer frente a las distintas dificultades. Por un lado, se ejecuta una pantalla de inyecciones en el lado del lago para generar una barrera frente al flujo potencial de agua hacia el túnel. Por otro lado, se realiza un sombrerete de terreno tratado con columnas de jet grouting desde superficie sobre el tubo norte para consolidar esa

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zona que podría afectar a la estabilidad del terraplén de la autopista actual. Además, la excavación del túnel se realiza con preinyecciones en avance continuas en ambos tubos y se aplica un sostenimiento robusto reforzado con arcos noruegos de 600 mm de canto, bulones radiales en hastiales, paraguas continuo con bulones autoperforantes tipo Titan en los 120º de la bóveda, espesores de gunita ≥ 250 mm y refuerzo en el frente con bulones de fibra de vidrio.

Sistema de preinyecciones sistemáticas en avance

El criterio operativo del proyecto obliga a fijar unos límites de caudal drenado por cada bi-tubo en función de la sensibilidad del entorno y de los requerimientos en explotación. Los valores de referencia generales de caudales máximos que se fijan en el proyecto son 10 l/min por cada 100 m de túnel como valor promedio en el conjunto de cada doble túnel. En ciertas zonas especialmente sensibles se fijan criterios más restrictivos con valores de <5 l/min/100 m, incluso se llega a limitar localmente a valores <2.5 l/min/100 m en zonas que se cruzan campos de explotación de pozos de agua y en algún tramo urbano que podría ser afectado por asientos inducidos por un descenso de los niveles freáticos. La referencia normativa que se sigue es el Handbook N500 (2021) de la NPRA. Para cumplir los límites establecidos, se implanta de forma sistemática la metodología de pre‑excavation grouting o preinyecciones en el avance. Esencialmente consiste en hacer una prognosis en el frente del flujo de agua potencial hacia el túnel mediante sondeos con aforos y, en función de estas mediciones, se aplica un protocolo de toma de decisiones para ejecutar abanicos de inyección de lechada de cemento en el contorno de la sección por delante del frente de excavación.

La toma de decisiones en el frente se basa en los siguientes pasos: (i) ejecución de sondeos de investigación y aforos de caudales de agua en el frente, con un mínimo de tres perforaciones y hasta cinco en zonas

De arriba a abajo, Colocación de las lanzas de inyección con obturadores. Centro de control durante la inyección con capacidad de gestionar hasta 4 líneas a la vez.

sensibles, (ii) comparación de las mediciones de los aforos con unos valores de referencia basados en la experiencia en túneles en condiciones parecidas en Noruega u otras zonas, y (iii) interpretación geotécnica de la fracturación y de la presencia de fallas a partir del levantamiento del frente y del registro MWD (Mesurements While Drilling) de las perforaciones con el jumbo de los taladros para la voladura y los taladros de investigación. En función del nivel de estanqueidad que se quiere conseguir, y de la cantidad de agua que se espera encontrar, se ejecutan distintos esquemas de inyección de mayor o menor intensidad. Estos esquemas de inyección consisten en abanicos de contorno inyectados combinados con inyecciones interiores, lo que permite formar una corona de baja permeabilidad alrededor del perfil excavado. Los patrones se adaptan en longitud, separación, y número de perforaciones. Los materiales de inyección más habituales son lechadas de cemento con dosificaciones típicas de a/c=0,6–0,7, o lechadas de microcementos con dosificaciones a/c=1,1–0,7, en ambos casos con la adición de superplastificantes. En los túneles de Sotra se ha optado por el uso casi exclusivo de microcementos, que han sido adecuados para la tipología del macizo rocoso predominante con permeabilidades medias a bajas y que ha evitado por un lado volúmenes innecesarios de inyección y por otro lado falsos ‘rechazos’. Las inyecciones de microcemento se han mostrado muy eficaces para macizos con permeabilidades de 1 a 5 Lugeon, y hasta 10 Lugeon. Los criterios de parada de la inyección se basan en los dos vectores habituales de volumen y presión, y que se fijaron respectivamente en valores de V=1000 litros y P=80 bar respectivamente como criterio de partida. En los túneles de Sotra se ha usado un equipo compacto de inyección cargado sobre camión preparado para cuatro líneas

independientes que contienen las mezcladoras, las estaciones de presión y de bombeo y una unidad central de control, además de un brazo con plataforma elevadora y cesta que permite que un técnico acceda a la posición de los taladros para colocar las lanzas de inyección e ir enchufando y desenchufando las mangueras de inyección.

La secuencia de los trabajos de preinyección sigue los siguientes pasos: (1) perforaciones del esquema de taladros en abanico con el jumbo; (2) implantación del equipo compacto de inyección con el camión y descarga del contenedor en el frente; (3) colocación de las lanzas de inyección con los obturadores en las respectivas perforaciones usando la plataforma de elevación acoplada al contenedor; (4) fijación de las lanzas de inyección mediante anclajes y atado con cadenas de su cabeza

para garantizar la seguridad y evitar una posible proyección accidental; (5) conexión de las cuatro mangueras e inicio de la inyección manteniendo el control y registro de los parámetros que se controlan desde la unidad central dispuesta en el contenedor; y (6) a medida que cada una de las líneas de inyección alcanza alguno de los valores de parada, se desconecta la manquera y se coloca en la siguiente lanza hasta completar las inyecciones de todos los taladros.

La gestión del riesgo hidrogeológico se articula en un proceso liderado por el jefe de inyección en coordinación con el jefe de túnel y su equipo y consta de los siguientes pasos: (i) la planificación y tramificación del túnel por niveles de sensibilidad y umbrales de caudal; (ii) la prognosis sistemática en avance en base a los sondeos y aforos de caudal realizados

cada 15-20 m desde el frente y con la interpretación del registro MWD de los taladros; y (iii) la ejecución monitorizada de preinyecciones con unos criterios de parada. El sistema asegura la trazabilidad de todo el proceso, y permite corregir o modificar los criterios preestablecidos en función de los resultados obtenidos.

En la boca del túnel y en puntos intermedios del trazado del túnel se implementan puntos de bombeo y achique del agua infiltrada y canalizada; eso permite comprobar si los caudales reales de agua drenada por el túnel están acorde a los niveles de filtración preestablecidos. Si hay desviaciones significativas, se toman medidas correctoras, que consisten en revisar los criterios de activación de las inyecciones y los esquemas de inyección asociados; además se determina en qué

Criterio para activación de la preinyección y toma de decisiones

Caudal de filtración máximo permitido por túnel

10,0 L/min/100m

5,0 L/min/100m

Criterio de activación de la inyección basado en los aforos en las perforaciones de control del frente (longitud de la perforación 30 m, diámetro 52mm)

1,0l/min para perforación de control,o

2,0l/min para 2 o más perforaciones de control, (perforaciones combinadas)

0,4l/min para 1 perforación de control,o

0,8l/min para 2 o más perforaciones de control, (perforaciones combinadas)

2,5 L/min/100m Ejecutar inyección sistemática

Resumen de los esquemas de inyección perimetral en abanico, de menor a mayor intensidad

Resumen de los esquemas de inyección dentro de la sección, de menor a mayor intensidad

zonas el tratamiento ha sido deficiente y hay que proceder a reinyectar y realizar tareas de post-inyección, que siempre son más costosas y menos eficaces que las preinyecciones y tienen un impacto importante en la planificación de las otras tareas del túnel, como la impermeabilización, la ejecución del revestimiento o la ejecución de la solera.

Revestimiento funcional

Los túneles de Sotra se diseñan con un revestimiento no estructural formado por un conjunto de elementos dispuestos de forma exenta al sostenimiento y sujetos a este con un sistema de anclajes de manera que se genera un espacio de aproximadamente 600

mm a 800 mm entre el sostenimiento y el acabado final. El objetivo principal de este tipo de diseño es generar una cámara de aire entre el revestimiento y el sostenimiento que protege el interior del túnel contra la entrada de agua y los efectos de la helada, configurando el sistema que se denomina de water & frost protection. Además, el acabado liso y regular mejora las condiciones operativas de ventilación, luminosidad y seguridad. El revestimiento implantado en estos túneles tiene dos elementos diferenciados: unas placas de hormigón armado prefabricadas para la zona de hastiales, y una bóveda ejecutada in situ formada por hormigón proyectado sobre una membrana flexible y

con refuerzo de mallazo. Las placas prefabricadas de hormigón van ancladas por la base al murete guía y se fijan en cabeza contra el sostenimiento mediante barras de anclaje. El revestimiento de la bóveda se cuelga mediante barras fijadas también al sostenimiento. Por detrás de estos elementos de revestimiento, se deja colocada la membrana de impermeabilización, que aprovecha las mismas barras de anclaje para quedar sujeta en su posición.

Conclusiones

El proyecto de Sotra Link incluye la ejecución de un conjunto de túneles que configuran uno de sus aspectos más relevantes del contrato, donde destacan también, desde el

punto de vista de su diseño y construcción, los elementos siguientes:

• La sistematización de la metodología de preinyecciones en avance es clave para cumplir los requerimientos de caudal máximo drenado por los túneles y minimizar el impacto hidrogeológico.

• El método de excavación mediante voladura en macizos rocosos generalmente de buena calidad con aplicación de sostenimientos según el criterio de Q-Barton, que permite avances eficientes con seguridad controlada.

• La aplicación, en tramos especialmente críticos como el de Kiplevannet, de soluciones integrales de tratamientos y sostenimientos pesados.

• El diseño de un revestimiento no estructural, que consiste en una membrana rígida exenta al sostenimiento compuesta por elementos de hormigón prefabricado en hastiales y bóveda ejecutada in situ de hormigón proyectado sobre membrana flexible. Tiene como finalidad principal la protección de la calzada frente al agua y a la helada (Water & Frost Protection) y mejora la funcionalidad del túnel en operación sobre aspectos como la ventilación, la luminosidad y la seguridad. Todos estos elementos hacen que este proyecto sea singular, y su diseño y construcción haya sido un reto para todas las empresas y profesionales que han intervenido.

Referencias

1 NPRA (2021). Handbook N500: Road Tunnels

2 AETOS (11 al 12/06/2025). Túneles de Sotra Link (Noruega) Jornadas Técnicas Marca España en Obras Subterráneas, Málaga.

3 Plana Aguilar, D.; Leira Velasco, J.A. (2024). Metodología de excavación con preinyección en túneles. Aplicación de la técnica en el túnel Guillermo Gaviria Echeverri (Colombia) y en los túneles de Sotra (Noruega). Revista Obras Públicas, 3649, Especial sobre Túneles y Obras Subterráneas. Editado por el Colegio de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos.

José Luis Rodríguez Sánchez

Director de Túneles

Ingeniería del Terreno.

Transformando la obra subterránea en Reino Unido

Silvertown Tunnel

Página siguiente, Entrada al túnel por la boca Norte y vista del edificio principal de control.

El túnel de Silvertown es una nueva conexión viaria subterránea en el este de Londres, concebida para aliviar la congestión en el histórico túnel de Blackwall y mejorar la resiliencia del transporte en la ciudad. El proyecto consiste en un túnel bitubo de 1,4 km bajo el río Támesis, que unirá la zona de Silvertown (muelle Royal Docks, margen norte) con la península de Greenwich (margen sur). Cada tubo albergará dos carriles por sentido, incluyendo un carril reservado a autobuses y vehículos pesados, lo que lo convierte en el primer túnel urbano que incorpora carriles bus dedicados. Además del túnel en mina, el alcance incluye ~600 m de rampas de aproximación y conexiones a las

vías existentes en ambas orillas. El proyecto se plantea como solución integral de movilidad que reducirá significativamente el tráfico y las colas en Blackwall, mejorará los tiempos y la fiabilidad de los viajes bajo el Támesis, y permitirá establecer nuevas rutas de transporte público a través del río, contribuyendo también a disminuir emisiones al descongestionar la circulación en superficie. Se trata de la primera nueva infraestructura viaria bajo el Támesis al este de Tower Bridge desde 1986. El contrato se financió mediante colaboración público–privada (PPP) bajo contrato DBFOM a 25 años, licitado por Transport for London (TfL). La adjudicación, en noviembre

de 2019, recayó en la concesionaria Riverlinx, participada por fondos privados internacionales, y como contratista principal el consorcio Riverlinx CJV —Ferrovial Construction, BAM Nuttall y SK ecoplant— responsable del diseño y la construcción.

Tras obtener la aprobación de planificación (Development Consent Order) en 2018, las obras comenzaron en 2020–2021 con trabajos preparatorios y la excavación del pozo de lanzamiento de la tuneladora, una EPB llamada Jill. En septiembre de 2022 se puso en marcha la tuneladora, alcanzando el hito de calado completo del túnel en julio de 2023, que se abrió al público en abril de 2025.

Esquema general del proyecto

Túnel de Silvertown

barcazas al día.

•Dos por marea.

Esquemas del pozo de ataque

A pesar de la complejidad técnica y de factores externos adversos (brexit, pandemia de COVID-19, inflación de materiales, etc.), el proyecto se ejecutó en plazo y en presupuesto. Esto ha sido posible gracias a una cuidadosa planificación y a la adopción de soluciones de ingeniería innovadoras que permitieron superar retos constructivos extraordinarios. En este artículo se presentan tres de las principales innovaciones técnicas implementadas en el túnel de Silvertown y cómo contribuyeron al éxito del proyecto.

Ataque rectangular original

Ataque rectangular modificado (peanut

Principales innovaciones técnicas en diseño y construcción

Pozo de lanzamiento Peanut foso multicelular sin anclajes externos

Para el pozo de ataque de la tuneladora en Silvertown (margen norte) se desarrolló un diseño inédito en el Reino Unido, conocido como peanut shaft por su planta con forma de cacahuete. En lugar del cajón rectangular convencional (aprox. 80 × 22 m) sostenido con cuatro niveles anclajes al terreno

y puntales internos propuesto inicialmente, se optó por un pozo multicelular compuesto por cuatro células cilíndricas secantes (diámetro interior ~21 m cada una), excavadas con pantallas de pilotes secantes y conectadas mediante contrafuertes transversales en forma de T ejecutados con pilotes de gran diámetro. Esta configuración geométrica proporciona una contención natural en arco, de modo que no requiere anclajes al terreno ni refuerzos externos: las propias pantallas curvas se estabilizan mutuamente y soportan

la presión del suelo. Asimismo, minimiza la necesidad de puntales internos, pues las células circulares ofrecen mayor rigidez frente al empuje de tierras. En conjunto, el pozo multicelular permitió excavar hasta ~20 m de profundidad con mínima intrusión fuera del perímetro, evitando interferencias con el segundo túnel paralelo (que pasa muy próximo) y reduciendo riesgos geotécnicos. El diseño Peanut nació para resolver limitaciones del proyecto: los anclajes de un cajón convencional habrían invadido propiedades adyacentes y comprometido el trazado del túnel gemelo, además de ser inviables por la presencia de artefactos sin detonar de la Segunda Guerra Mundial en la zona y la escasez de equipos de pantallas disponibles (el proyecto coincidió con grandes obras como HS2, lo que dificultó el empleo de pantallas continuas tradicionales). La solución multicelular

eliminó esos problemas prescindiendo de anclajes y tratamientos de consolidación del terreno, a costa de un leve incremento en volumen excavado y en número de pilotes. El balance fue claramente positivo en plazo, coste y seguridad, ya que se suprimieron decenas de anclajes y refuerzos temporales, simplificando la secuencia de excavación, que avanzó sin interrupciones prolongadas y acelerando el montaje y lanzamiento de la tuneladora en 2022. Este innovador pozo de ataque, ejecutado entre 2021 y 2022, hizo posible albergar y lanzar con éxito la tuneladora EPB de 11,91 m de diámetro, la mayor utilizada hasta entonces en el Reino Unido.

La eficacia de la estructura y el faseado constructivo se comprobó mediante extensos modelos 3D/4D de suelo-estructura, asegurando su buen comportamiento con mediciones durante la obra. El diseño Peanut ha

sido ampliamente reconocido en la industria por su carácter pionero, y fue premiado en 2022 (NCE Tunnelling Awards, categoría Innovación en Diseño de Pozos) consolidándose como referencia para futuros proyectos con restricciones de espacio similares, más que por su geometría por el empleo de pilotes secantes en vez de módulos de pantalla, que es la solución más habitual.

Rotación in situ de la tuneladora

Otra solución destacada fue la estrategia para excavar ambos tubos de túnel con una única tuneladora. Habitualmente, en túneles bitubo de gran diámetro se utilizan dos máquinas TBM (una por tubo), o bien se desmonta la tuneladora tras completar el primer túnel para transportarla de regreso al punto inicial y relanzarla en el segundo. En Silvertown, debido a las limitaciones de espacio, tiempo y

Rotación in situ de la tuneladora

Pozo de rotación elíptico

Trabajos de rotación de la TBM

Trabajos previos de congelación

Perfil geotécnico Excavación en terreno congelado en la galería CP-3 Mantas

coste, se implementó por primera vez en el Reino Unido un procedimiento alternativo: girar 180° la misma tuneladora dentro de un pozo elíptico en el extremo del primer túnel, para lanzarla de vuelta y perforar el segundo tubo en dirección opuesta. Esta maniobra de rotación interna, denominada floating rotation (esto es, rotación flotante), permitió evitar la compra o fabricación de una segunda TBM y ahorró el largo proceso de desmontaje/traslado; esto tuvo un impacto enorme en la optimización del programa de obras, y permitió contrarrestar los efectos negativos sufridos en los trabajos de construcción y abastecimiento de materiales mencionados anteriormente.

Para ello, se excavó bajo la boca sur (Greenwich) una cámara de rotación de grandes dimensiones (aprox. 40 m de largo por 35–40 m de ancho, 18 m de altura libre)

donde la tuneladora —un equipo de 82 m de longitud total y 1.400 t— pudiese maniobrar. Tras completar el primer túnel —la TBM Jill llegó a la cámara en febrero de 2023—, se llevó a cabo un proceso de giro cuidadosamente planificado: primero se desacopló la máquina, separando el escudo de corte frontal de las secciones de soporte (remolques). El pesado escudo cilíndrico se posicionó por completo dentro de la cámara y se colocó sobre un sistema de patines neumáticos apoyados en el fondo. Estos patines especiales, alimentados con nitrógeno a presión, actuaron como un cojín casi sin fricción (similar al principio de un aerodeslizador), elevando ligeramente el escudo y permitiendo que se deslizara sobre placas de acero en el suelo de la cámara. Con la tuneladora «flotando» sobre este colchón de gas, se aplicó tracción mediante cabrestantes y

cables para girar el escudo 180° hasta alinearlo con el punto de arranque del segundo túnel (boca norte). Una vez rotado el escudo —una operación completada en aproximadamente 24 horas—, se repitió el procedimiento con el primer módulo de remolque y se acopló de nuevo detrás del escudo ya orientado hacia el norte. Finalmente, se reensamblaron progresivamente los demás remolques dentro de la cámara, y la TBM quedó lista para reiniciar la excavación del segundo tubo en mayo de 2023.

Esta innovación supuso un hito histórico en la construcción de túneles británica, y su ejecución exitosa constituyó un gran logro de la ingeniería.

La coordinación multidisciplinar (ingeniería civil, mecánica y de equipos) fue clave para planificar cada fase de la maniobra con total

seguridad en un entorno confinado. Esta solución, además de haber recibido premios a la innovación en 2023, ha despertado el interés de otros proyectos de túneles gemelos que buscan optimizar recursos y minimizar impactos.

Congelación del terreno en las galerías transversales

El tercer elemento innovador fue la aplicación de congelación artificial del suelo (Artificial Ground Freezing, AGF) para la construcción de algunas de las galerías de conexión entre los dos tubos del túnel.

Cuatro de estas galerías se ubican bajo el cauce del río o muy cerca de él, atravesando estratos aluviales con nivel freático elevado y capas de arena altamente permeables. Excavar las galerías con métodos

convencionales habría requerido extensas inyecciones impermeabilizantes de resultado incierto dadas las condiciones geológicas, el elevado gradiente hidráulico y la imposibilidad de acceso desde superficie, ya que se situaban en el canal de navegación del rio. Ninguna de esas alternativas ofrecía garantías suficientes de estabilidad y seguridad en este contexto, lo que entrañaba un riesgo elevado para el programa.

Frente a tal desafío, el equipo optó por congelar el terreno alrededor de cada galería crítica antes de excavarla, creando así un medio temporalmente congelado, estable e impermeable. La técnica AGF se implementó perforando un anillo de tuberías de acero alrededor del perímetro exterior de la galería desde el túnel sur al norte por las que se hizo circular un fluido refrigerante (salmuera

a muy baja temperatura). Al extraer calor del subsuelo, el agua intersticial en el suelo saturado se congeló paulatinamente, formando un bloque sólido de terreno helado alrededor de la sección a excavar. Una vez confirmada mediante sensores la congelación completa del perímetro —esto es, cuando alcanzó la temperatura establecida en los modelos numéricos efectuados a partir de los resultados de ensayos de muestras de los terrenos afectados—, se procedió a excavar la galería dentro de ese cilindro congelado. La excavación se desarrolló en un entorno seco y seguro, ya que el terreno helado actuaba como barrera impermeable aportando una cohesión que evitaba derrumbes; eso permitió avanzar con métodos convencionales, como picado del suelo congelado, sostenimiento provisional y posterior, instalación de la

Inspirando a

las personas

a

construir de forma más sostenible

Conclusiones

El túnel de Silvertown constituye un caso singular donde la innovación en ingeniería civil ha permitido materializar con éxito una infraestructura compleja y de gran impacto urbano. El proyecto, impulsado por la necesidad de mejorar la conectividad y reducir la congestión en Londres, incorporó desde su fase de diseño soluciones no convencionales

El túnel euroalpino Lyon-Turín

El túnel euroalpino Lyon-Turín, con 57,5 km de longitud, será el túnel ferroviario más largo del mundo y un componente esencial del Corredor Mediterráneo europeo. Diseñado para tráfico mixto, atraviesa una geología altamente compleja que incluye terrenos aluviales, flysch, karst, esquistos carboníferos con fenómenos de squeezing y zonas con riesgo de rockburst El proyecto combina excavación convencional y tuneladoras de última generación, y enfrenta desafíos extremos debido a la gran profundidad a la que se encuentra el túnel. Amberg ha participado desde los estudios preliminares hasta la fase actual de construcción, contribuyendo al diseño, la modelación geotécnica y la revisión técnica de esta infraestructura estratégica transfronteriza.

Palabras clave Túnel transalpino, gran montera, excavación en roca, récord de longitud.

The Euroalpine Lyon–Turin Tunnel, 57.5 km in length, will be the longest railway tunnel in the world and a key component of the European Mediterranean Corridor. Designed for mixed traffic, it crosses highly complex geology that includes alluvial deposits, flysch, karst formations, and carboniferous schists affected by squeezing phenomena, as well as zones with rockburst risk. The project combines conventional excavation and state-of-the-art TBMs, facing major challenges due to the significant depth of the tunnel. Amberg has been involved from preliminary studies to the current construction phase, contributing to the design, geotechnical modelling, and technical review of this strategic cross-border infrastructure.

Keywords Transalpine tunnel, high overburden, rock excavation, length record.

El túnel de Mont Cenis, denominado túnel euroalpino Lyon-Turín (TELT), es un elemento clave de la línea de alta velocidad ferroviaria que conectará Lyon y Turín y forma parte del macroproyecto conocido como Corredor Mediterráneo europeo. Conviene aclarar que el término TELT, en realidad, designa a la sociedad francoitaliana creada en 2015 y que está encargada de la construcción y de la gestión de la conexión ferroviaria entre ambas

El túnel está diseñado para el transporte mixto de mercancías y pasajeros, y contribuirá a la conectividad y eficiencia del tráfico ferroviario en la región. Esta infraestructura forma parte del tramo denominado Sección

transfronteriza, de 65 km de longitud, que incluye además dos estaciones ferroviarias internacionales que constituyen polos de intercambio multimodal: Saint Jean de Maurienne en Francia y Susa en Italia. Para su desarrollo, la Sección transfronteriza cuenta con un presupuesto asignado de 8.700 M€.

El túnel de Mont Cenis, de 57,7 km de longitud se convertirá en el túnel ferroviario más largo del mundo y estará compuesto por dos tubos de 8,4 m de diámetro interno conectados mediante 204 ramales de seguridad. Además, cuenta con cuatro galerías de acceso, ya ejecutadas, cuya función es la de acceder a la traza del túnel para su excavación durante la construcción; posteriormente, en

la fase de servicio, formarán parte del sistema de ventilación y de salvamento.

Descripción geológica

La geología atravesada por el túnel es extremadamente diversa y compleja. Partiendo del lado francés y siguiendo el trazado del túnel en dirección a Italia, se ha atravesado una primera zona de depósitos aluviales correspondiente al cono de deyección de Saint Julien Mont Denis.

Seguidamente encontramos una sucesión de flysch y, a continuación, una zona de rocas carbonatadas con presencia de karst. Posteriormente, nos adentramos en uno de los tramos del túnel más interesantes desde

Cálculo realizado con Phase 2 para el diseño del conjunto de túneles y cavernas cercanos al emboquille Este del TDB. Movimiento vertical, axil en bulones y momento en sostenimiento.

el punto de vista geológico. Se trata de una zona de esquistos carboníferos donde se da el fenómeno de terreno con fluencia, más comúnmente conocido como squeezing Más adelante, hasta la frontera entre Francia e Italia, se suceden formaciones rocosas esquistosas con una componente carbonífera menos importante seguidas de formaciones evaporíticas bastante competentes: de ahí que se espere que las convergencias en esta zona sean de débiles a moderadas.

A continuación, ya del lado italiano, nos adentramos en el macizo de Ambin, compuesto de roca masiva que presenta un alto potencial de rockburst. Por último, antes del

emboquille de salida del túnel, volveremos a atravesar una zona de depósitos aluviales.

Estudios preliminares

Amberg participa en este proyecto desde el año 2006; hasta 2014 desarrolló los diseños iniciales del lote italiano (Lote 4), caracterizado por la alternancia de fallas, rocas duras fracturadas y suelos sueltos permeables con altas presiones de agua en la zona del valle de Cenischia.

Este estudio concluyó con la elección de una tuneladora mixta de escudo simple utilizada en la excavación de 9 de los 12 km de longitud del tramo italiano (Boissonnas & Mignini,

2013). Concretamente, el túnel se realizará desde Susa al este en dirección hacia la frontera francoitaliana hasta llegar a la zona de seguridad de Clarea, al oeste. La tuneladora elegida es capaz de operar en los modos abierto y cerrado, lo que permite una mayor flexibilidad y capacidad de adaptación en un contexto geológico muy heterogéneo. Además, se realizó el diseño inicial de los túneles y cavernas cercanos al emboquille este del TdB, así como el diseño inicial del túnel de interconexión del lado italiano excavado en métodos tradicionales. Como ejemplo, en la imagen de la página siguiente podemos observar un resultado del cálculo

70 años haciendo la vida más fácil a las personas

BMT

Excavación convencional

Paraguas de micropilotes, muros pantalla...

Galerías de acceso ya excavadas

Frontera entre lotes

Galerías ya excabadas

Frontera entre lotes

realizado con Phase2 con el objetivo de verificar el sostenimiento del túnel de base bitubo y su interacción con una galería logística a proximidad del emboquille del lado italiano.

También, entre 2006 y 2014, Amberg participó en el diseño preliminar de las zonas de seguridad de La Praz, Modane y Clarea, todas ellas excavadas en métodos tradicionales.

Cabe destacar que, en las zonas de seguridad, existen sucesivas cavernas de grandes dimensiones que están en interacción mecánica y que se analizaron mediante modelos numéricos en 2D. A título de ejemplo, podemos citar la caverna técnica del sitio de seguridad de Clarea, que presenta una sección de 260 m2 a 2000 m de profundidad. Estos análisis permitieron proponer un diseño

preliminar del sostenimiento inicial y del revestimiento definitivo.

Estado de las obras

El proyecto está actualmente en fase inicial de construcción y está dividido en cuatro lotes, de los cuales los tres primeros se encuentran en el lado francés mientras que el cuarto está en el lado italiano.

El esquema de la parte superior muestra el estado de avance de las obras del túnel de Mont

Cenis con las cuatro galerías de exploración ya ejecutadas: Saint-Martin-la-Porte, La Praz, Villarodin-Bouget/Modane y La Maddalena.

Desde la base de las galerías se han conseguido grandes avances en lo que respecta a la excavación en método tradicional de las futuras

zonas de seguridad de Saint-Martin-la-Porte, La Praz, Modane y Clarea, que en el lado francés reciben el mismo nombre que las galerías que les dan acceso y que están constituidas por conjuntos de túneles y cavernas con funciones logísticas y de salvamento en caso de emergencia.

Cabe destacar que ya se ha completado la excavación con tuneladora de uno de los tramos del túnel de base. Se trata del tubo Sur entre Saint-Martin-la-Porte y La Praz, de 9 km de longitud, que fue excavado con la célebre tuneladora Federica, de escudo simple y en modo abierto. En paralelo, la tuneladora Gea excavó la porción de túnel de base que forma parte de la galería de reconocimiento de Chiomonte de 7,5 km de longitud.

de Modane.

Amberg interviene en la actualidad en la fase de construcción de los Lotes 1 y 2.

Lote 1

En el Lote 1 formamos parte de ALLTI, consorcio de ingenierías contratadas por TELT para el diseño compuesto por Amberg, Arcadis, BG Ingenieros, Lombardi Ingeniería y Neosia. Además, participamos en las obras que sirven de infraestructura para la logística dedicada a la gestión y valorización de los materiales de excavación en el lado francés del túnel. El Lote 1 representa un desafío debido a los fenómenos de ruptura frágil previstos, así como por la complejidad de la red de túneles y cavernas de gran diámetro que conforman el área de seguridad de Modane.

Respecto al estado de avance del Lote 1, a los pies de la galería de acceso de VillarodinBourget/Modane, se realizan las obras de finalización de la caverna de lanzamiento de la primera tuneladora en el tubo Norte. De igual manera, está concluido el kilómetro de túnel que une dicha caverna a las galerías logísticas.

Lote 2

Del Lote 2 cabe destacar la complejidad geológica. En él se han observado fenómenos de fluencia en los túneles excavados en las formaciones de esquistos carboníferos, con convergencias de hasta dos metros en la galería de exploración de Saint-Martin-la-Porte. La excavación de dicha galería se realizó en método convencional mediante pala mecánica

y martillo hidráulico y localmente perforación y voladura. El sostenimiento utilizado fue ligero con el objetivo de absorber las deformaciones del túnel. En algunas zonas, a causa de las deformaciones extremas, fue necesario volver a excavar la sección e instalar un segundo sostenimiento (b) con elementos deformables (bloques de hormigón compresible y cerchas deslizantes).

En el Lote 2 actuamos como revisor independiente de la documentación elaborada por LYTO, el consorcio de constructoras adjudicatarias del lote compuesto por VINCI, WeBuild y DODIN CAMPENON BERNARD. Concretamente, nos encargamos de revisar los estudios realizados en las zonas de seguridad de Saint-Martin-la-Porte y de La Praz.

Arriba, mostramos dos imágenes y su localización en el plano de las obras en la zona de seguridad de Saint-Martin-la-Porte. La primera imagen muestra el buen estado del pilar formado en la intersección entre uno de los ramales de la galería de seguridad y el tubo Sur del túnel de base.

La segunda imagen corresponde a las instalaciones de la obra en superficie. En este lote se ha iniciado la excavación de la sección con tuneladora del tubo Norte entre Saint-Martin la Porte y La Praz, que cuenta con unos 9 km de longitud y a 600 metros de profundidad.

La tuneladora encargada de este hito recibe el nombre de Viviana y es la primera de un total de siete tuneladoras que se emplearán en

Cuatro décadas imaginando las infraestructuras del futuro.

Respecto a la zona de seguridad de La Praz, mostramos sobre estas líneas unas imágenes tomadas durante nuestras vistas a la obra. La primera imagen corresponde al último tramo de túnel y a la caverna de recepción de la tuneladora Federica, mientras que la segunda muestra una pequeña parte de las instalacio-

El túnel euroalpino Lyon–Turín es una de las obras de ingeniería más relevantes de la última década en Europa y está llamado a convertirse en un referente dentro del ámbito de las infraestructuras ferroviarias subterráneas.

Además, este proyecto establecerá un récord mundial de longitud y se convertirá en una pieza clave del macroproyecto conocido como Corredor Mediterráneo europeo. La complejidad geológica de la zona, unida a profundidades del eje del túnel que alcanzan los 2.000 metros, convierte este proyecto en un desafío técnico de primer nivel, en el que se manifiestan fenómenos extremos, como la fluencia del terreno (squeezing) y la rotura frágil de la roca (rock burst). Desde el punto de vista logístico, destaca la sofisticada organización requerida para coordinar el gran número de frentes de excavación simultáneos, ejecutados tanto

mediante métodos tradicionales como con tuneladora.

Amberg, por su parte, ha tenido el privilegio de participar en este proyecto desde sus inicios y seguirá involucrada hasta la completa finalización de la obra.

Referencias

1 Y. Boissonnas, A. Mignini. (2013). Lyon Turin High Speed Railway Link Italian Part Base Tunnel, Mixed Shield TBM Proposal. En: WTC 2013, celebrado en Ginebra, Suiza.Editado por el Colegio de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos.

Telescopio Einstein: una obra subterránea para explorar el universo

El Telescopio Einstein (ET) es un interferómetro de quinta generación destinado a medir ondas gravitacionales con el fin de ayudar a la comunidad científica a comprender mejor el cosmos. Uno de los diseños posibles consiste en un túnel de 30 km en forma de triángulo, con grandes cavernas en sus vértices, previsto a una profundidad de entre 250 y 300 m. Las exigencias científicas necesarias para la explotación del ET imponen requisitos técnicos fuera de lo común en una obra subterránea, obligando al equipo de diseño a enfrentarse a nuevos desafíos con la ambición de posicionar al proyecto como futuro punto de referencia para la industria.

Palabras clave Telescopio, ciencia, cavernas, obra subterránea, innovación.

The Einstein Telescope (ET) is a 5th-generation interferometer, meant to measure gravitational waves to help the scientific community better understand the cosmos. One of the current possible layouts consists of a 30 km tunnel forming a triangle, with large caverns at its vertices, planned at 250 to 300 m depth. The scientific requirements for the interferometer's operation impose constraints that are not common practice in tunnelling, pushing designers to explore the limits of technical boundaries. The ET feasibility study marks the commencement of a thrilling journey, poised to establish a new benchmark within the tunnelling industry.

Keywords Telescope, science, caverns, underground works, innovation

El Telescopio Einstein (ET) un nuevo proyecto destinado a convertirse en el observatorio de ondas gravitacionales de tercera generación más importante de Europa. Esta avanzada instalación de investigación, construida bajo tierra, explorará el universo mediante la detección de ondas gravitacionales, las ondulaciones del espacio-tiempo. Esta iniciativa no solo promete revelar nuevos conocimientos sobre el cosmos, sino que también supone un importante avance en los campos de la astrofísica y la cosmología.

La decisión de construir el Telescopio Einstein bajo tierra obedece a la necesidad de alcanzar una precisión sin precedentes en la detección de ondas gravitacionales. Al situar el telescopio a gran profundidad bajo la superficie terrestre, quedará protegido de numerosas perturbaciones propias de la superficie, como la actividad sísmica, el ruido antropogénico y las variaciones atmosféricas. Sin embargo, para llevar a buen término este ambicioso proyecto es necesario superar importantes retos.

Entre los desafíos que plantea el proyecto se encuentra la excavación de 30 km de túneles y grandes cavernas a profundidades considerables. Además, el éxito del proyecto requiere garantizar tanto la viabilidad técnica de estas infraestructuras como la sensibilidad óptima del interferómetro. Conseguir ambos objetivos resulta fundamental para asegurar la explotación del observatorio y consolidar su potencial para revolucionar la ciencia.

Contexto general

1. Una instalación subterránea

Los interferómetros han sido durante mucho tiempo herramientas esenciales en el campo de la física y tradicionalmente se han construido

en la superficie. Sin embargo, existe un interés creciente por construir interferómetros subterráneos debido a las ventajas que ofrece este enfoque.

El interés por construir el ET bajo tierra se basa en el objetivo de reducir el impacto de las perturbaciones sísmicas y antropogénicas. Además, el funcionamiento subterráneo permitirá ampliar la banda de frecuencia de operación del observatorio (ET steering committee et al, 2020).

Al mitigar las perturbaciones, garantizar la estabilidad y protegerlo de los factores ambientales, la ubicación subterránea permitirá que el ET funcione con una precisión sin precedentes. La transición hacia la construcción de interferómetros subterráneos representa Posibles emplazamientos en evaluación para el

un avance significativo en la mejora de la precisión y la fiabilidad de estos instrumentos científicos constituyendo un argumento convincente a favor de la construcción subterránea.

2. Localización

Una de las consecuencias de la ampliación de la banda de observación hacia frecuencias más bajas es que las perturbaciones ambientales y, por lo tanto, la calidad de la ubicación del observatorio deben desempeñar un papel cada vez más importante (ET steering committee et al, 2020).

La evaluación de la selección del emplazamiento para el Telescopio Einstein requiere un en-foque integral y holístico. Los criterios clave incluyen el impacto en la longevidad de la infraestructura, la sensibilidad y la eficiencia operativa del observatorio, y la preservación de la calidad del emplazamiento seleccionado. Además, se deben tener en cuenta los costes de construcción y los beneficios socioeconómicos para la comunidad circundante.

Por el momento se han identificado tres emplazamientos candidatos para una participar en el proceso de evaluación y caracterización detallada: uno al norte de Lula, en Cerdeña; otro en la eurorregión del Mosa-Rin (EMR); y un tercero en Sajonia, Alemania, ubicaciones que se muestran en la imagen de la derecha.

En el EMR se ha llevado a cabo una campaña geotécnica para obtener información sobre la geología local, las condiciones de las aguas subterráneas y los espectros sísmicos subterráneos. Esta información se utilizará para realizar una primera evaluación de la viabilidad de la construcción, incluida la evaluación logística y las estimaciones

preliminares de los costes de construcción. Además, se llevará a cabo una caracterización del ruido ambiental durante al menos un año para realizar predicciones precisas del nivel de perturbación para el ET. Una vez elegida la mejor localización, será necesario proseguir con los estudios geotécnicos y el diseño de ingeniería del futuro emplazamiento del ET para planificar la construcción y realizar una estimación financiera del proyecto.

Especificaciones técnicas

1. Diseño de referencia para el ET

En el contexto del estudio de viabilidad existen dos configuraciones propuestas para el

estudio físico y técnico. En el primer escenario, la configuración subterránea de los túneles forma un triángulo con una longitud aproximada de 10 km, sin contar las posibles rampas de acceso. El diseño esquemático de referencia se ilustra en la imagen de abajo.

El acceso este escenario se facilita mediante pozos verticales o túneles de acceso inclinados, que conectan la superficie con las cavernas principales. La zona de intersección de los brazos principales en las esquinas del triángulo incluye varias cavernas con geometrías variables. Además, se ha contemplado la posibilidad de incorporar un pozo de desagüe, localizado a cierta distancia de la zona sensible a las vibraciones de la caverna, para la gestión del agua durante el funcionamiento.

El segundo escenario prevería una estructura en L, con brazos de 15 km de longitud, cuyo ángulo se fija en 90°. Para que este detector funcione, dos instalaciones en L deberían trabajar en cooperación, por lo que se deberían construir dos detectores en dos lugares distintos.

2. Contexto geológico del EMR

La investigación del contexto geológico del EMR tiene como objetivo sentar las bases geológicas de la región desde una perspectiva estructural, estratigráfica, geohidrológica y geotécnica. La campaña de investigación aborda específicamente tres aspectos clave con el objetivo de reducir el riesgo geológico en la región:

Diseño esquemático de referencia basado en pozos verticales

Diseño esquemático de referencia basado en túneles de acceso

Fuente: Amberg Engineering, 2023

• Una evaluación tectonoestratigráfica regional. El objetivo de esta evaluación, que consiste esencialmente en la revisión de 3-5 secciones paralelas orientadas en dirección SE-NO, es dilucidar cómo se orientan los horizontes de roca en el espacio y, en particular, en profundidad en toda la zona de estudio para el ET. Esta evaluación también tratará de ilustrar la posición y, en la medida de lo posible, las características de las principales fallas y planos de cabalgamiento.

• Una evaluación de las propiedades geomecánicas de las rocas, centrada especialmente en los aspectos geotécnicos. El resultado será un catálogo de los tipos de rocas encontrados y esperados en la zona.

• Desarrollo de una red de monitoreo de referencia y descripción general de las interacciones hidrológicas entre el Paleozoico y la cobertera.

Según la evaluación del contexto geológico de la zona de estudio, las formaciones rocosas originarias del Devónico Famenniano son consideradas más favorables que las rocas del Carbonífero Superior Namuriano que las recubren. Se ha identificado un afloramiento en la región fronteriza entre los Países Bajos y Bélgica, donde se puede observar la formación Famenniana a +50 m NN/TAW. El objetivo de la primera campaña de perforación, que incluyó diez sondeos, era identificar y evaluar mejor esta formación.

Se presenta a continuación una visión general de las condiciones de la roca en uno de estos sondeos, situado en Aubel, junto con una revisión preliminar de los métodos de construcción más adecuados en relación con este contexto geológico.

3. Sondeo en Aubel

El sondeo interseca las siguientes formaciones sedimentarias de arriba abajo:

• 0-1 m: suelo

• 1-21.5 m: rocas Namurianas con pizarra negra y algunas capas de cuarcita

• 21.5-27.9 m: zona de brechas correspondiente al contacto entre las formaciones

Namuriana y Dinantiana

mecánicas y clasificación de la roca para el sondeo de Aubel

• 27.9-45 m: rocas Dinantianas con caliza y dolomita

• 45- 250 m: serie Devoniana superior con secuencia litológica de pizarra, limolita y arenisca

El nivel de meteorización es de aproximadamente 27 m de profundidad, y se presume que hay otros niveles de meteorización locales que alcanzan hasta los 100 m de profundidad. Los resultados del RQD muestran que la mayor parte del sondeo es de roca de buena calidad (RQD > 75%). Entre 150 y 250 m de profundidad, las rocas son de buenas a muy buenas (R5), excepto en las zonas de falla entre los 150 m y 180 m de profundidad. Los valores de resistencia a la compresión

uniaxial son superiores a 100 MPa (hasta 266 MPa), excepto por un valor atípico de 41 MPa a 246 m, donde se encontraron algunos rellenos de argilita.

La distribución de valores en la imagen superior indica que la calidad de la roca oscila entre buena y muy buena a una profundidad inferior a 180 m, lo que supone una buena perspectiva, ya que las cavernas y el túnel se ejecutarán a una profundidad inferior a 180 m. Cabe señalar que, a nivel local, una zona (de 221,3 a 224,3 m) presenta una calidad bastante deficiente. Esta zona se corresponde con la transición entre las formaciones Montfort y CLT, donde el aumento de las juntas se asocia con la presencia de una capa de arenisca heterogénea muy fracturada localmente. Las profundidades definitivas de las cavernas deberán definirse teniendo en cuenta la presencia de esta interfaz y evitando que esta se localice en el nivel de la bóveda. Se han revisado las técnicas de excavación y perforación de túneles teniendo en cuenta el contexto geotécnico del sondeo de Aubel, y se han extraído las siguientes conclusiones: • Para la excavación del túnel, destacan la viabilidad de la excavación con tuneladora de simple escudo o gripper, ya que ambos métodos son adecuados para las condiciones geotécnicas descritas y, desde el punto de vista logístico, son rentables en tiempo y coste. Es posible que la excavación mediante

Requisitos preliminares para la construcción de la infraestructura subterránea del proyecto ET

Requisitos de diseño

Geología e Hidrogeología

Objetivos para el estudio de viabilidad

Definición del trazado del túnel

Localización de los vértices del triángulo

Ingeniería civil Viabilidad técnica del diseño

Logística

Aspectos medioambientales

Cronograma

Presupuesto y financiación

Seguridad y salud

Funcionalidad y operabilidad

estos métodos deba combinarse con medidas asociadas, como el pregrouting y el drenaje del frente durante la excavación.

• La perforación y voladura es el método más adecuado y conveniente para excavar las cavernas. Este método tiene la desventaja de dañar inevitablemente la masa rocosa circundante. Este daño podría dar lugar a la aparición de una red de grietas inducidas por la voladura en la masa rocosa circundante, lo que requeriría la implementación de un soporte adicional (pernos cortos para el anclaje de bloques pequeños y hormigón proyectado). Estas medidas deben tenerse en cuenta al realizar la estimación de costes.

• En cuanto a la excavación de los pozos de acceso, se pueden utilizar numerosos métodos, algunos requieren mucho tiempo, pero

Análisis de accesibilidad

Logística de construcción

Restricciones ambientales (no-go)

Planificación del proyecto

Cronograma de proyecto constructivo

Estimación aproximada de los costes constructivos

Asegurar financiación gubernamental

Revisión preliminar del cumplimiento para la configuración propuesta

Definición del conjunto de requisitos mínimos para el funcionamiento del ET

tradicionalmente son más económicos (perforación y voladura), y otros pueden ser más rápidos pero costosos y requieren grandes instalaciones en superficie, una logística compleja, tienen versatilidad y flexibilidad limitadas y un equipo operativo cualificado (SBC u otros tipos de excavación mecanizada). Una evaluación adicional que tenga en cuenta las restricciones medioambientales en superficie, la seguridad de la excavación y la planificación y el presupuesto de las obras de estabilización ayudará a la propiedad elegir la solución más adecuada teniendo en cuenta los requisitos del proyecto.

Requisitos de diseño

Los requisitos de diseño que se han tenido en cuenta para esta revisión preliminar del diseño

conceptual se limitan a los requisitos geotécnicos, geométricos y operativos del Telescopio Einstein, enumerados en la tabla superior Los requisitos de diseño identificados durante esta primera revisión se desarrollarán en detalle para definir las especificaciones de diseño con el objetivo de asegurar la conformidad técnica del ET desde el punto de vista de su operación científica. Las especificaciones no solo dependen del diseño sino de la localización e implantación elegida. Como pueden existir varias soluciones de diseño para cada alternativa, se definirán diferentes escenarios de diseño y especificaciones asociadas, con el objetivo de llevar a cabo un análisis multicriterio que permita validar la viabilidad del proyecto para al menos una de las soluciones estudiadas.

1. Técnicos

Uno de los principales desafíos técnicos para la construcción del ET está relacionado con la complejidad del propio diseño y los requisitos y exigencias impuestos por la comunidad científica para la operación del instrumento. Por un lado, la estabilidad de las zonas de los vértices del triángulo, que albergan múltiples cavernas, se ha identificado como un aspecto crítico desde el punto de vista de viabilidad del proyecto. El estudio busca asegurar un espacio suficiente entre cavernas para evitar problemas de inestabilidad de los pilares. Por otro lado, las restricciones relativas al flujo de agua dentro de la infraestructura para garantizar su correcto funcionamiento

podrían determinar los criterios de estanqueidad de las cavernas y los túneles, lo que a su vez determinará los requisitos del revestimiento interior, así como el esfuerzo previsto para los trabajos de inyección previos a la excavación. Los requisitos científicos de operación del telescopio imponen restricciones en la pendiente de los túneles, por lo que la gestión del drenaje supone un reto importante.

2. Contexto internacional y partes interesadas

La localización propuesta por el equipo de EMR está estratégicamente situada en la intersección de tres países europeos: Bélgica, Alemania y los Países Bajos. Esta ubicación privilegiada ofrece importantes

oportunidades de financiación y colaboración tecnológica. Garantizar el éxito del proyecto es la máxima prioridad para todo el personal de la oficina del proyecto ET EMR. Sin embargo, la alineación de los objetivos de la comunidad científica con la viabilidad técnica de ET resulta una cuestión fundamental. Superar esta misión con éxito requiere un enfoque unificado y una colaboración estrecha entre el equipo de ingeniería y la comunidad científica, lo que obliga a ambos a salir de la zona de confort para asegurar la viabilidad del proyecto.

3. Aspectos medioambientales

La construcción del ET debe garantizar una alteración mínima de las áreas protegidas de la región EMR. Esto implica cumplir con

cos y las propuestas de gestión sostenible del agua desempeñarán un papel determinante para asegurar la viabilidad del proyecto.

La colaboración internacional y el compromiso de las partes interesadas, incluidas las organizaciones medioambientales y las comunidades locales, son imprescindibles para asegurar la continuidad del proyecto. Solo mediante el diálogo continuo y el compromiso con las normativas medioambientales el ET podrá avanzar de forma responsable, garantizando la preservación del patrimonio natural y promoviendo al mismo tiempo el conocimiento científico.

Conclusiones

Situada en la estratégica intersección entre Bélgica, Alemania y los Países Bajos, la propuesta de EMR para este proyecto tiene como objetivo lograr avances revolucionarios en la detección de ondas gravitacionales, al tiempo que aborda la compleja combinación de retos técnicos y rentabilidad. Esta casuística

La colaboración internacional y el compromiso de las partes interesadas son imprescindibles para asegurar la continuidad

proporciona una oportunidad para la innovación y la búsqueda de soluciones rentables que no comprometan la calidad ni la sostenibilidad. La colaboración entre los equipos de ingeniería, la comunidad científica y la gobernanza institucional del proyecto será fundamental para optimizar los recursos y lograr los resultados deseados.

Un enfoque holístico y colaborativo resulta imprescindible para asegurar la viabilidad de este proyecto revolucionario que inspirará tanto a la industria del túnel como a la comunidad científica, redefiniendo las posibilidades del uso subterráneo, así como la forma en que se pueden llevar a cabo proyectos científicos a gran escala de manera responsable y sostenible.

El Telescopio Einstein

Innovador observatorio de ondas gravitacionales del futuro, diseñado para explorar un volumen del universo sin precedentes.

Referencias

1 ET steering committee et al. (2020). Einstein Teles cope: Science Case, Design Study and Feasibility Repor

2 ET steering committee.(2020). Design Report Update 2020 for the Einstein Telescope ET Steering Committee Editorial Team.

3 ETO Design Task Force (2025). The ET Baseline Detector Layout Report ET – Einstein gravitational wave Telescope – Design Study* A joint European Project Web http://www.et-gw.eu

4 ITA (2016). Recommendations on the development process for Mined Tunnels. Report N°17.

5 Amberg Engineering (2023) Minimum subsurface requirements from tunnels, shafts and caverns. Bruselas

https://einsteintelescope.eu/

6 Amberg Engineering & Tractebel. (2024). Preli minary feasibility assessment based on Aubel’s borehole results. Bruselas

Metro de Sofía: paso crítico bajo túneles bitubo en la extensión de la línea 3

La ampliación de la línea 3 del metro de Sofía (Fase I) incluye la excavación de casi 8 km de túnel mediante TBM EPB de 9,4 m y la construcción de siete estaciones. La obra afrontó el cruce bajo dos túneles existentes con solo 1,4 m de recubrimiento y el cale en la Estación MS8, sin posibilidad de mejora del terreno. Los parámetros de la TBM se calibraron a partir del análisis de datos históricos y se validaron mediante un exhaustivo programa de auscultación. Las operaciones se completaron con éxito, registrándose un comportamiento del terreno más uniforme de lo previsto.

Palabras clave Interacción entre túneles; auscultación; asientos; túneles urbanos; EPB; caso histórico.

The Sofia Metro Line 3 Extension Project (Phase I) involves the excavation of nearly 8 km of tunnel using a 9.4 m EPB TBM and the construction of seven stations. The works faced major challenges due to the underpass of two existing tunnels with only 1.4 m of overburden and the breakthrough into Metro Station 8, with no ground improvement feasible. TBM parameters were calibrated based on historical data analysis and validated through an extensive monitoring program. The operations were successfully completed, showing a more uniform ground behavior than expected.

Keywords Tunnels interaction; monitoring; settlements; urban tunneling; EPB; case history.

Extensión y futuro desarrollo del metro de Sofía

La ampliación de la línea 3 del metro de Sofía, fase I, comprende la ejecución de 7,8 km de túnel y la construcción de siete nuevas estaciones, conectando áreas residenciales de la periferia de la ciudad con el centro urbano. Un consorcio formado por Via Construct, Doğuş Construction y Ultrastroy era el contratista principal de las obras de excavación del túnel. TunnelConsult Engineering S. L. (en la actualidad TYLin, S. L.) fue el encargado tanto del diseño detalle relacionado con las obras subterráneas (estructuras permanentes y temporales) como de la asistencia técnica durante la construcción.

La excavación principal se realizó mediante tuneladora EPB de 9,4 m de diámetro, en un entorno urbano densamente poblado y con la presencia de infraestructuras subterráneas a lo largo del trazado.

Uno de los retos más significativos del proyecto fue el cruce por debajo de los túneles existentes de la línea 1 del metro, formados por dos túneles de vía única con un

diámetro interior de 5,17 m, revestidos con dovelas de hormigón de 25 cm de espesor (véase imagen inferior). El nuevo túnel de la línea 3 cruza ambos tubos con una montera mínima de tan solo 1,4 m, en las inmediaciones de la futura estación de metro 8 (MS8), dentro del parque Knyazheska. Las limitaciones geométricas, ambientales y constructivas impidieron la aplicación de trabajos de mejora del terreno. En este contexto, se optó por una estrategia basada en la calibración precisa de los parámetros de excavación de la tuneladora EPB, apoyada en un análisis retrospectivo del comportamiento del terreno en tramos previamente excavados y en un extenso plan de auscultación. El presente artículo describe la metodología adoptada para la calibración de los parámetros de excavación de la tuneladora, el plan de auscultación implementado y los resultados obtenidos durante el paso crítico bajo los túneles existentes y la llegada a la estación MS8.

Trabajos preventivos

Durante la fase de diseño se analizaron diversas medidas preventivas para minimizar las afectaciones a los túneles existentes, incluyendo mejoras del terreno, refuerzos estructurales o modificaciones del trazado. No obstante, estas alternativas fueron descartadas debido a restricciones de trazado, limitaciones ambientales como la prohibición de tala de arbolado protegido y la incertidumbre asociada a su eficacia frente al impacto constructivo que implicaban. Ante esta situación, se desarrolló un enfoque basado en backanalysis (retroanálisis) a partir del estudio de un caso histórico, utilizando la información obtenida durante la excavación de unos 3,3 km previos, entre las estaciones MS14 y MS10 (véase plano de la página 56). Este proceso de retroanálisis permitió caracterizar el comportamiento real del terreno mediante la comparativa entre las observaciones en obra y los resultados de los modelos predictivos, así como establecer valores

representativos de pérdida de volumen (VL) y del parámetro geotécnico k, que son fundamentales para la predicción de asientos y la definición de los parámetros de operación de la tuneladora (véase gráfico de la derecha).

Calibración de la tuneladora EPB

La calibración de la tuneladora se apoyó en un análisis de asientos preliminar y en la definición de un rango operativo de presiones EPB compatible con las condiciones geotécnicas e hidrogeológicas del emplazamiento del cruce con la línea 1. Los materiales predominantes correspondían a limos arenosos y arenas limosas, lo que requería un control estricto de la presión en cámara para garantizar la estabilidad del frente sin inducir levantamientos del terreno durante el cruce de los túneles existentes.

El análisis retrospectivo de los datos obtenidos entre MS14 y MS10 permitió establecer como representativo un rango de pérdida de volumen comprendido entre el 0,2% y 0,3%, así como un valor del parámetro k igual a 0,5 para la definición geométrica de la cubeta de asientos. Estos valores se adoptaron como hipótesis de partida para el análisis de asientos en el parque Knyazheska y fueron posteriormente contrastados con las mediciones in situ durante el avance de la tuneladora.

Plan de auscultación

Con el objetivo de evaluar de forma continua la respuesta del terreno y de las estructuras existentes, se diseñó un plan de auscultación específico que abarcó tanto la superficie como el interior de los túneles de la L1 existentes.

Histograma. VL obtenidos en los puntos de control de superficie entre las estaciones MS14 y MS10

Instrumentación en parque Knyazheska

Instrumentación en superficie

A lo largo del parque Knyazheska se instalaron varias secciones transversales de auscultación, complementadas con puntos de medición individuales (véase imagen de la página 59).

Los desplazamientos verticales en superficie se midieron mediante clavos de nivelación profunda de 1,5 m de longitud, mientras que los movimientos a mayor profundidad se controlaron mediante extensómetros de tres varillas.

Se instalaron cuatro secciones transversales típicas a lo largo del parque:

• S1 a 220 m del eje del túnel derecho L1.

• S2 a 150 m del eje del túnel derecho L1.

• S3 a 13 m del eje del túnel derecho L1.

• S4 sobre el eje del túnel derecho L1.

Las lecturas se realizaron con una frecuencia mínima de 12 horas, lo que permitió obtener una base de datos lo suficientemente densa como para analizar la evolución temporal de los asientos antes, durante y después del paso de la tuneladora.

Durante todo el avance de la TBM se llevó a cabo un control continuo de las presiones en la cámara de excavación

Dada la escasa distancia entre el nuevo túnel y los existentes, se instalaron extensómetros de tres varillas alineados con el eje del

túnel de la línea 3. Las varillas se posicionaron a cotas equivalentes a la solera, eje y clave de los túneles existentes con el fin de simular su comportamiento y detectar posibles gradientes de deformación vertical.

Instrumentación en túneles existentes

El control de los túneles de la línea 1 se completó con la instalación de prismas de convergencia en ambos tubos. Se definieron cinco secciones dentro de la zona de influencia, cada una formada por cinco prismas distribuidos en la sección transversal del túnel. Las lecturas se realizaron automáticamente cada 10 minutos, permitiendo un seguimiento en tiempo real de los desplazamientos. La distribución de los prismas de convergencia fue análoga en ambos túneles de la L1 del metro.

Para las mediciones de convergencia, se colocaron cinco prismas reflectantes en cada una de las cinco secciones instaladas en los túneles derecho e izquierdo.

Prismas de convergencia en ambos tubos: planta, sección transversal L3 secciones de prismas en túneles existentes en L1

Planta

Distribución de las secciones de prismas

Metro Line 1 (Right Tunnel)

Metro Line 1 (Left Tunnel)

L3

Distribución de las secciones de prismas

Secciones de prismas en túneles existentes

Metro Line 3 Station MS8

Seguimiento TBM (in situ)

El seguimiento de la operación de la tuneladora y de la respuesta del terreno se estructuró en dos fases claramente diferenciadas tanto en función de la proximidad al paso bajo los túneles existentes de la línea 1 como a la estación MS8.

Esta estrategia permitió una calibración progresiva de los parámetros de excavación, basada en los registros de parámetros de la TBM y en las lecturas de auscultación.

El seguimiento en obra de la TBM en la zona del parque Knyazheska se desarrolló en dos etapas. La primera abarcó el avance hasta el PK. 6+600, donde se programó la parada de la tuneladora, a 15 metros antes del cruce bajo los túneles existentes de la línea 1 del metro. Durante esta fase se analizaron las lecturas de auscultación antes, durante y después del

avance, así como los principales parámetros de excavación de la TBM, comparándolos con las estimaciones realizadas en la fase preliminar.

La finalización de esta primera etapa permitió iniciar una segunda fase de seguimiento, centrada en la verificación final y fijación de los parámetros clave de la TBM para afrontar el tramo más crítico del trazado, correspondiente al cruce bajo los túneles existentes de la línea 1 y la posterior llegada a la estación MS8.

Auscultación in situ

Hitos de nivelación profunda

Con el objetivo de evaluar las afectaciones del nuevo túnel a distintas profundidades, se dispusieron las secciones S1 y S2 —ortogonales al eje del túnel— equipadas con varios

clavos de nivelación profunda. Esta instrumentación permitió analizar la cubeta de asientos y contrastar el valor del parámetro k, inicialmente adoptado como k=0,5 a partir del retroanálisis previo. Los asientos máximos medidos en ambas secciones resultaron acordes con los desplazamientos previstos en el estudio de asientos previo, basado en pérdidas de volumen del orden del 0,2–0,3%, confirmando la validez de las hipótesis iniciales.

Extensómetros

Se instalaron dos extensómetros de tres varillas a la cota de los túneles existentes de la línea 1, antes del cruce bajo los mismos. El seguimiento continuo durante un periodo aproximado de 20 días no mostró desplazamientos verticales relevantes en ninguno de los instrumentos.

Las lecturas indicaron gradientes de asiento muy reducidos entre la superficie y las varillas más profundas, siendo los desplazamientos registrados relativos, ya que la cabeza del extensómetro también experimentó descensos compatibles con los asientos superficiales medidos.

Presiones EPB

Durante todo el avance de la TBM se llevó a cabo un control continuo de las presiones en la cámara de excavación, contrastándolas tanto con las presiones estimadas en fase de diseño como con los límites operativos definidos.

El análisis incluyó 180 partes diarios correspondientes a 270 m de avance bajo el parque Knyazheska, desde el PK 6+880 y hasta el PK 6+610.

Las presiones se midieron mediante cinco sensores distribuidos a distintas cotas dentro de la cámara de excavación, lo que permitió verificar la existencia de un gradiente de presión adecuado para el correcto funcionamiento de la EPB.

Para mantener las presiones de diseño durante paradas programadas o imprevistas, se recurrió a la inyección automática de lodo bentonítico en la cámara de excavación para compensar la sedimentación del material excavado, así como la disipación del efecto del acondicionamiento del suelo. Asimismo, se realizó un control exhaustivo de los volúmenes de mortero inyectados en la cola del escudo con el fin de asegurar el correcto relleno del trasdós del anillo y una distribución homogénea de presiones a su alrededor. El acondicionamiento del

terreno se mantuvodentro de unos valores constantes, con una densidad aproximada de 14–15 kN/ m³, garantizando en todo momento la trabajabilidad del material excavado y la estabilidad del frente.

Desafío bajo los túneles existentes

El tramo más exigente del proyecto correspondió al paso bajo los túneles existentes de la línea 1 y la entrada simultánea en la estación MS8, donde coincidieron la aproximación del frente de la tuneladora a la estación y el paso del escudo bajo el túnel existente. En este contexto, la gestión de la tuneladora y el control exhaustivo de los parámetros de excavación resultaron determinantes para garantizar la estabilidad del terreno y la integridad de las estructuras preexistentes.

Paso bajo túneles existentes en L1

Durante el cruce bajo los túneles existentes, el seguimiento continuo permitió ajustar los volúmenes y presiones de inyección en función de la respuesta observada del terreno. Los hitos de nivelación profunda instalados en las secciones situadas directamente sobre los túneles existentes confirmaron que los asientos máximos no superaron los 6 mm, lo que se tradujo en valores de pérdida de volumen iguales o por debajo del 0,2%, inferiores a los previstos en fase de diseño.

El análisis de las cubetas de asientos mostró una buena correlación con los parámetros adoptados (VL y k), sin evidenciar comportamientos diferenciales significativos.

Además, los prismas de convergencia instalados en ambos túneles de la línea 1 registraron

desplazamientos verticales máximos del orden de 4,7–4,8 mm, muy por debajo de los valores inicialmente previstos (veánse imagénes de abajo).

Los principales movimientos se concentraron durante la aproximación de la rueda de corte y el paso del escudo, sin observarse incrementos relevantes tras el paso de la cola del escudo.

Aproximación y cale en la estación MS8

La fase final de aproximación y entrada en la estación MS8 presentó una complejidad adicional debido a la superposición temporal del paso bajo el túnel izquierdo de la línea 1 con la proximidad inmediata del muro de la estación.

Esta situación exigió un control aún más estricto de las inyecciones de mortero y de los parámetros de la tuneladora. Durante los últimos avances, se intensificó la auscultación tanto en superficie como en el interior de los túneles existentes y en el muro de la estación. El análisis temporal de los asientos mostró que la mayor parte de la deformación se producía durante la aproximación de la rueda de corte y el paso del escudo, estabilizándose el terreno en un plazo aproximado de 4 a 5 días tras el avance de la tuneladora. No se observaron daños ni incidencias relevantes durante las inspecciones visuales realizadas en los túneles existentes ni en las estructuras de la estación, confirmándose el buen comportamiento global del conjunto terreno–estructura.

Conclusiones

El análisis de los informes de avance de la tuneladora y de las lecturas de auscultación in situ a lo largo del parque Knyazheska confirman que no se produjeron afectaciones relevantes en superficie.

La correcta gestión de la tuneladora, coherente con la aplicada en los tramos previamente ejecutados, permitió mantener bajo control los principales parámetros de excavación asociados a la generación de asientos durante el paso bajo el bitubo, sin registrarse incidencias significativas. Como resultado, se alcanzaron tasas de pérdida de volumen muy reducidas, incluso inferiores a las previstas en los estudios preliminares. Los asientos medidos mediante los hitos de nivelación profundos evidencian que, a lo

largo de todo el tramo bajo el parque Knyazheska hasta la estación de metro MS8, se mantuvo un rango de pérdida de volumen comprendido entre el 0,2% y el 0,3%, consistente con el observado en los tramos anteriores. Dichos asientos corresponden fundamentalmente al componente inherente al propio proceso constructivo, sin indicios de contribuciones adicionales asociadas a una inadecuada operación de la tuneladora o a un comportamiento desfavorable del terreno. De igual modo, las afectaciones a las estructuras existentes durante el cruce bajo los túneles de la línea 1 del metro fueron despreciables, al no registrarse desplazamientos significativos ni en la superficie del terreno ni en ninguno de los dos tubos existentes. La inspección visual posterior corroboró la

Sección R3

Sección de prismas del túnel derecho L1

Sección L3

Sección de prismas del túnel izquierdo L1

PK: 6+880–6+550. Pérdida de volumen registrada durante el paso del tramo estudiado

Design VL value V L (%)

Estimation VL value TBM currently Stoped in MS8

Chainage

ausencia de daños o incidencias en ambos túneles.

En conjunto, los resultados obtenidos confirman que el orden de magnitud de las pérdidas de volumen y de los asientos asociados es el esperado para un sistema de tunelización mecanizada con escudo bajo las condiciones geotécnicas y operativas consideradas, siendo dichos asientos representativos del asiento inherente al proceso constructivo, lo que valida la estrategia de excavación adoptada.

Referencias

1 AFTES. Groupe de travail no. 7. (1994). Recommendations pour le choix des paramètres et essais géotechinques utiles à la conception, au dimensionnement et à l’exécution des ouvrages creusés en souterrain. AFTES TOS, n.º 123 pp. 129-145.

2 Guglielmetti, V., Grasso, P., Mahtab, A., Xu, S. (2008). Mechanized Tunnelling in Urban Areas, Design Methodology and Construction Control. Taylor & Francis Group, Londres.

3 Della Valle, N., Babucci, S., Savin, E., 2012. EPB pressure control and volume loss resulting in tunnelling Sofia Metro Extension. UNDER CITY Colloquium on Using Underground Space in Urban Areas in SouthEast Europe. Dubrovnik, Croatia. (pp.526-537)

4 Úlehla, J., Pekárek, V., Seidl, V., Mensík, A., Hasík, O. (2013). Sofia Metro Diameter III. Tunel Magazine. 22. ročník - č. 4/2013: 47-53.

5 Rubiralta, N., Ergut, S., Shaban, A. (2019). Logistic challenges for TBM operation during Sofia Metro Line 3 extension World Tunnelling Congress, Nápoles.

Del concepto a la construcción: evolución del diseño de muros pantalla para la Ontario Line

Tramo de Pape

Este artículo presenta la evolución del diseño estructural y el estado de la construcción de dos estructuras de tipo cut-and-cover en el tramo Pape de la Ontario Line de Toronto: la estación de Pape y el pozo de emergencia y ventilación de Sammon Avenue. Ambas estructuras se excavan en suelos, alcanzando profundidades de hasta 30 metros, y están situadas en entorno urbano, siendo la presencia de una línea de metro en servicio la principal restricción para la futura estación de Pape. El artículo describe el diseño de licitación y las modificaciones posteriores acordadas con el contratista de los muros pantalla y el contratista de túneles y estructura permanente. Se describen también el diseño de muros pantalla y la modelización numérica avanzada empleada (PLAXIS 3D, SAP2000, Strand-7).

Palabras clave Método cut-and-cover, muros pantalla, diseño-construcción progresiva (PDB), Ontario Line, Toronto, modelización numérica.

This paper presents the structural design evolution and construction status of two cut-and-cover structures on Toronto’s Ontario Line – the Pape Station and the Sammon Avenue emergency exit and ventilation shaft. Both structures are excavated in soil, reaching depths of up to 30 metres, and are in a dense urban environment, with an active metro line as the main constraint for the future Ontario Line Pape Station. The paper describes the Issue For Tender Design and subsequent modifications agreed with the Support of Excavation contractor and the Pape Tunnel and Underground Stations contractor. It highlights slurry wall design and advanced numerical modelling (PLAXIS 3D, SAP2000, Strand-7).

Keywords Cut-and-cover, slurry walls, Progressive Design-Build, Ontario Line, Toronto, numerical modelling.

La Ontario Line es una nueva línea de metro de 15,6 km en Toronto, con 15 estaciones y múltiples conexiones con la red existente. Incluye tramos en superficie, túneles ejecutados con tuneladora y tramos en mina, así como estructuras cut and cover, tal como se representa esquemáticamente en la imagen de la página siguiente. Entre las estructuras en cut and cover, en el tramo de Pape figuran la futura estación de Pape y el pozo de emergencia y ventilación de Sammon Avenue. Ambas se excavan en suelos, alcanzando profundidades de hasta 30 metros, y están situadas en entorno urbano, siendo la presencia de una línea de metro en servicio la principal restricción para la futura Pape Station.

Desarrollo de proyecto y marco contractual

La nueva línea de Ontario Line combina múltiples paquetes contractuales. Para el segmento de Pape, son relevantes dos de ellos:

• Paquete SOE (Design–Bid–Build): incluye los muros pantalla (en inglés SOE, de support of excavation), arriostramientos internos y excavación, y losa de fondo para la caja de la estación y el pozo. Este contrato fue adjudicado

a Green Infrastructure Partners Inc. (GIPI) a mediados de 2023.

• Paquete PTUS (Progressive Design–Build): incluye los túneles de línea y la estructura permanente de estación de Pape, y el pozo y crosso ver en Sammon, incluyendo las interfaces con los elementos pertenecientes a TTC (Toronto Transit Commission) y la coordinación con las obras de SOE. Este contrato fue adjudicado en enero de 2024 a PNC (Pape North Connect), una UTE formada por Webuild, FCC Canada, Arcadis Canada y con AECOM Canada como diseñador principal. El Asesor Técnico de la Ontario Line (en inglés, Ontario Line Technical Advisor o OLTA) —un consorcio liderado por HDR y en el que Mott MacDonald se encarga del diseño de las estructuras subterráneas— ha apoyado a Metrolinx desde 2020, elaborando los diseños de referencia y detallados, así como supervisando la construcción.

Las modificaciones de diseño tras la licitación de ambos contratos provinieron tanto del contratista de sostenimiento como del de túneles, siendo evaluadas y validadas por OLTA mediante modelos avanzados, actualizando posteriormente el diseño de

detalle de los muros pantalla y los niveles de arriostramientos.

Estación existente del TTC

En el caso de la estación de Pape, un condicionante clave es la estación existente de la Línea 2 de la TTC (Pape Station), que impone unos criterios de deformaciones máximas admisibles muy estrictos, entre los que figuran un nivel de revisión de 2 mm de movimiento diferencial a través de las juntas de expansión de la estación existente, o una deflexión máxima de 10 mm para los muros pantalla ejecutados dentro de su zona de influencia.

Condicionantes

geológico-geotécnicos

El terreno en ambas localizaciones está compuesto por rellenos antrópicos, glacial till no plástico, arena interestadial gravosa, arenas limosas a limos arenosos interestadiales, glacial till plástico, limos arcillosos a arcillas limosas de origen glaciolacustre, roca meteorizada y roca competente (compuesta principalmente por lutitas).

Se utilizó el software de modelado geológico LeapFrog Works Geotechnical para

generar un modelo tridimensional de la estratigrafía del suelo en ambas ubicaciones a partir de los datos de los sondeos disponibles. Esta estratigrafía 3D, con algunas simplificaciones, fue empleada en el análisis de la interacción suelo-estructura (PLAXIS y PLAXIS 3D) y en los modelos estructurales (SAP2000 y Strand-7).

A la derecha vemos el perfil de presión intersticial de diseño considerado en Pape Station para el SOE y el perfil geológico-geotécnico de diseño.

Evolución del diseño

Tras la adjudicación de los contratos SOE y PTUS, se introdujeron cambios relacionados con preferencias de ejecución y también con modificaciones de las estructuras permanentes. OLTA evaluó los impactos actualizando sus modelos numéricos e incorporó los cambios acordados en los documentos constructivos (Issue for Construction, IFC).

1. La estación de Pape

La estación tiene una longitud aproximada de 165 m y un ancho de 23 m, alineada en dirección norte-sur a unos 40 m al este de Pape Avenue. La estructura propuesta de la estación requerirá dos pozos excavados a cielo abierto con una profundidad de unos 36 m. Las dos excavaciones abiertas estarán ubicadas al norte y al sur del túnel de la Línea 2 del metro de la TTC.

Diseño para la fase de licitación (IFT)

Las excavaciones de los pozos definidas en la fase de licitación estarán sostenidas por muros pantalla de 1,5 m de espesor, empotrados 5 m en roca. La excavación se ejecutará en varias

Estación de Pape. Ley de presiones intersticiales usados en el diseño

Estación de Pape. Perfil geológico-geotécnico

etapas y se sostendrá internamente mediante varios niveles de arriostramiento y anclajes, para posteriormente conectarse bajo la Línea 2 existente, tal como se muestra en la imagen bajo estas líneas. La conexión entre los pozos Norte y Sur se asumió que se construiría mediante un

presostenimiento con tubos engarzados de gran diámetro y posterior excavación secuencial empleando marcos metálicos pesados. Esta configuración permitiría disponer de más de 7 m de gálibo entre la solera del túnel existente de la Línea 2 de la TTC y la clave del presostenimiento.

Sección longitudinal de la estación de Pape de la OL

Modificaciones de diseño posteriores a la fase de licitación

Posteriormente, PTUS Project Co. propuso sustituir este sistema por vigas de apeo con cimentación profunda y muros de micropilotes (véase imagen de la derecha), optimizando el cronograma del proyecto. Este cambio

implicó ajustes en el diseño del sostenimiento y la coordinación entre contratos. PTUS Project Co. también propuso elevar el trazado del túnel 4,0 m para permitir la instalación de las vigas de apeo y también la reducción de los espesores de las losas provisionales de la nueva estación a 0,9 m y 1,2 m.

Asimismo, todos los anclajes y tirantes fueron eliminados debido a la reducción en la profundidad máxima de excavación y al ajuste en las cotas y distribución de los niveles de arriostramiento, lo que permitió eliminar los riesgos potenciales asociados con anclajes bajo el nivel freático.

La estación existente de la TTC quedará expuesta, lo que requerirá un rebajamiento del nivel freático, así como la instalación de un sistema de contención de tierras sobre la estación de TTC. La excavación del terreno sobre la estación existente exigirá una coordinación con el contratista SOE para ejecutar

La ingeniería española en el metro de Estocolmo

Planta general del Pozo ESB de Sammon y de las cavernas en mina

Diseño para IFT

Diseño preliminar aproximado posterior a la IFT

una excavación equilibrada. También se instalarán pilotes desde la superficie para soportar las vigas de apeo que sostendrán la estación existente.

2. Pozo de salida de emergencia y ventilación de Sammon Avenue

El pozo ESB de Sammon presentará una forma rectangular con unas dimensiones de

Diseño para la fase de licitación

En la fase de licitación (IFT), el pozo se dise-

constructivos. En operación, permitiría disponer de un sistema de ventilación adecuado tanto en condiciones normales como de emergencia, alojando los ventiladores de ventilación, y también facilitaría la evacuación de pasajeros hacia la superficie en caso de emergencia. Del mismo modo, albergaría salas mecánicas y eléctricas, así como una sala de bombeo. Por otro lado, durante la construcción, serviría como acceso para la ejecución de una caverna de cruce de vías excavada en mina, tal como se muestra en la parte superior de la imagen de la izquierda. Esta configuración fue seleccionada para limitar los impactos en superficie y sobre la circulación en Pape Avenue.

Modificaciones de diseño posteriores a la fase de licitación

El contratista SOE propuso formalmente modificaciones al diseño de la fase de licitación (IFT) mediante el mecanismo contractual «Contractor Design Input» (CDI), e incluyó una disposición revisada de los paneles con juntas fresadas.

Otros cambios acordados incluyeron la eliminación de las conexiones de cortante entre vigas de reparto y muros pantallas, la redefinición de las ubicaciones y detalles de empalmes de puntales y vigas de reparto, así como los detalles de los soportes de las vigas de reparto.

Por su parte, PTUS Project Co. propuso modificaciones en el trazado de los túneles tanto en planta como en alzado para reubicar el cruce de vías fuera de Pape Avenue dentro de una estructura de tipo cut and cover que incluiría el pozo ESB de Sammon Avenue, eliminando la necesidad de las cavernas excavadas en mina, como se muestra en las imágenes de la izquierda.

Para esta alternativa, PTUS Project Co. solicitó a Metrolinx que los muros Norte y Sur del pozo de Sammon Avenue y los paneles de esquina se construyeran con refuerzo de polímero reforzado con fibra de vidrio (GFRP) 25,75 m × 21,3 m, con una profundidad de excavación máxima aproximada de 38 m. El sistema de contención (SOE) estará formado por muros pantalla (slurry walls) de 1,5 m de espesor, empotrados 5 m en roca.

ñó con criterios de operación y también

dentro de la huella prevista de las tuneladoras tanto para el alineamiento propuesto en la fase de licitación (IFT) como para el nuevo trazado elevado. PTUS Project Co. también propuso un espesor optimizado de la losa provisional y la eliminación de los dos niveles inferiores de arriostramiento. En el momento de redactar este documento, el diseño del cruce cut and cover para el cruce de vías aún

no se ha finalizado, por lo que lo mostrado en la imagen inferior de la página anterior es solamente indicativo.

Modelización numérica

En ambos diseños tanto IFT como IFC se realizaron modelos numéricos con análisis de construcción por etapas utilizando PLAXIS 2D y 3D, complementados con modelos

estructurales tridimensionales desarrollados en SAP2000 para la estación de Pape y en Strand-7 para Sammon. Estos modelos se emplearon para determinar los esfuerzos y estimar los desplazamientos inducidos. Los resultados de PLAXIS también se utilizaron para obtener empujes del terreno y compararlos con las recomendaciones geotécnicas para el análisis estructural, mostrando una buena

Estación de Pape. Muro de ataque sur en el modelo 3D de PLAXIS durante la fase con losa de fondo temporal

concordancia. Durante la fase IFT se llevaron a cabo diversos análisis de sensibilidad, mientras que la fase IFC se centró en incorporar los cambios propuestos y realizar las comprobaciones estructurales para validar o modificar la capacidad del SOE según fuera necesario. La imagen de la página anterior muestra el modelo 3D de PLAXIS desarrollado para el diseño de muros pantalla de estación de Pape, incluyendo los módulos existentes de la estación TTC, y las imágenes a la derecha muestran los modelos 3D de Strand-7 desarrollados para los diseños IFT (a) e IFC (b).

Diseño estructural

El diseño estructural se basó en diversas normas y combinaciones de cargas, dependiendo de la proximidad a estructuras de TTC. En ambas ubicaciones también se tuvo en cuenta la normativa específica de la ciudad de Toronto.

• Estación de Pape: diseñada utilizando las combinaciones de carga prescritas en el Manual de Diseño de la TTC, dado que se encuentra dentro de su zona de influencia.

• Pozo ESB en Sammon Ave: ubicado fuera de la zona de influencia de la TTC, diseñado conforme a las especificaciones de la AASHTO LRFD Guía de Diseño y Construcción de Túneles de Carretera

Los resultados de los modelos numéricos dieron lugar al diseño de muros pantalla y arriostramientos necesarios mediante el flujo de trabajo descrito a continuación:

• Extracción de esfuerzos: las envolventes de resultados de PLAXIS y SAP2000 (o Strand-7) —momentos flectores, esfuerzos cortantes y cargas axiales— fueron obtenidas a lo largo de las distintas etapas.

a los criterios aplicables a obras provisionales durante la construcción.

Los muros pantalla fueron diseñados considerando las envolventes de momentos flectores y esfuerzos cortantes obtenidos a partir de los análisis tridimensionales realizados con PLAXIS 3D y SAP2000 (o Strand7), tal como se muestra en las imágenes de la página siguiente. Las juntas entre paneles de pantalla se modelaron explícitamente en PLAXIS

Estado de ejecución

La construcción de los muros pantalla en Sammon Avenue se completó en diciembre de 2024. El contratista de las obras de sostenimiento excavó el pozo e instaló los

Modelos de Strand-7 para los diseños IFT e IFC

• Combinaciones de cargas: las fases constructivas, empujes de tierras, presiones hidrostáticas, cargas de tráfico, efectos térmicos y restantes sobrecargas se combinaron conforme y SAP2000 (o Strand7) como conexiones articuladas, capaces de transmitir esfuerzos cortantes a través de la interfaz, pero no momentos flectores.

tres primeros niveles de arriostramiento para posteriormente transferir lo ejecutado a PTUS Project Co. en julio de 2025, lo que permitirá a PTUS Project Co. integrar el pozo de Sammon en la estructura del cruce de vías. La construcción de los muros pantalla en la estación de Pape se completó en marzo de 2025. Al momento de redactar este informe, se había iniciado la excavación del pozo, así como las obras adyacentes a la estación de la TTC, como parte de los trabajos para exponer la estructura existente de la estación. Estas actividades se están coordinando estrechamente con la planificación de la excavación con tuneladora en ambas ubicaciones.

Conclusiones

El tramo de Pape perteneciente a la Ontario Line ejemplifica la complejidad que implica la ejecución de infraestructuras de gran envergadura en entornos de alta densidad urbanística.

• El cruce bajo la Línea 2 existente de la TTC plantea desafíos significativos que requieren un estricto control de los movimientos del terreno y soluciones innovadoras. La modificación del esquema propuesto inicialmente en mina para el cruce bajo la estación de TTC con presostenimiento con tuberías de gran diámetro a vigas de apeo con cimentación profunda, pone de manifiesto la flexibilidad que introduce en el diseño el empleo de modelos alternativos de ejecución.

-9000-6000-5000-4000-3000-200010002000600080009000

Bottom_Exc_M_max Bottom_Exc_M_min

Bottom_Exc_M_maxBottom_Exc_M_min

Bottom_Exc_M_maxBottom_Exc_M_min

EXCAV-Xx12.15-ST7 Prop ULS Max EXCAVxX 12.125 Prop ULS Min

Bottom_Exc_M_minEXCAV-Xx12.15-ST7 Prop ULS Max

EXCAV-Xx12.15-ST7 Prop ULS Max EXCAVxX 12.125 Prop ULS Min

Bottom_Exc_M_minEXCAV-Xx12.15-ST7 Prop ULS Max

• Un cambio significativo en la configuración en Sammon Avenue —donde el contratista de PTUS propuso sustituir la caverna de cruce de vías excavada en mina con una solución en «caja»— demostró la capacidad de adaptación del proyecto. Este cambio requirió modificaciones rápidas en el diseño mientras la construcción se había iniciado, de modo que los muros pantalla del pozo que se iban a instalar de forma inmediata pudieran integrarse en la estructura propuesta y permitir el paso de las tuneladoras, al mismo tiempo que se mantenía la opción de volver al enfoque original de caverna si fuera necesario.

• A lo largo del proyecto, la modelización numérica avanzada de OLTA fue fundamental para evaluar opciones de diseño, analizar las propuestas del contratista y garantizar el cumplimiento de todos los criterios de diseño, seguridad y funcionalidad.

-9000-6000-5000-4000-3000-2000-10001000200030004000500060009000 0

EXCAV-X

-9000-6000-5000-4000-3000-2000-10001000200030004000500060009000 0

EXCAV-X 12.125-ST7 Prop ULS Min EXCAV-X 12.125-ST7

De arriba a abajo, Momentos flectores de diseño y capacidades obtenidos con PLAXIS y Strand-7 durante la excavación para un panel representativo de muro pantalla del pozo ESB en Sammon Avenue, correspondientes a los diseños IFT (arriba) e IFC (abajo).

• Todos los marcos contractuales —y sus combinaciones— aportan tanto ventajas como desafíos en proyectos de infraestructuras de gran envergadura, más aún en entorno urbano. Si bien la gestión de interfaces puede resultar compleja, estos marcos también generan oportunidades para que los contratistas contribuyan con ideas y soluciones innovadoras al proceso de diseño. La flexibilidad en el diseño y la ejecución puede añadir un valor significativo, pero requiere un esfuerzo coordinado de todas las partes para mantener los cronogramas del proyecto y gestionar los riesgos.

Excavación del túnel carretero con mayor sección de México

En el extremo noroeste de México, en el estado de Baja California, junto a la frontera con Estados Unidos, se acaba de construir uno de los túneles carreteros más singulares ejecutados en el país. No solo por su longitud y ubicación bajo una de las carreteras urbanas más transitadas de Tijuana, sino también por la magnitud de su sección excavada: el Túnel 2 del Viaducto Elevado Tijuana es el túnel carretero de mayor sección excavada ejecutado en México y dentro de los de mayor sección a nivel internacional. La ubicación, las cifras y el conjunto de factores geotécnicos hacen el procedimiento de construcción, la operatividad y logística de este proyecto muy complejos; todo ello objeto del presente artículo. El denominado Túnel 2 es un túnel carretero tipo A4 que forma parte

de la obra denominada proyecto Viaducto Elevado Tijuana, que comunicará el aeropuerto internacional de Tijuana con las playas de la ciudad y el entronque con la autopista que se dirige al puerto de Ensenada. La ejecución del túnel por medios mecánicos y revestimiento definitivo con cimbra de encofrado metálico ha sido realizada por Obras Subterráneas, S.A. (OSSA), fungiendo como cliente y proyectista el consorcio ACPROS (formado por las empresas Acciona, Prodemex y OSSA) y siendo el cliente final la Secretaría de Defensa Nacional Mexicana.

El túnel tiene una longitud de 1018 metros, pendiente del 1%, una sección excavada que varía entre 260 y 299 m2 y con una montera en clave variable de 10 a 55 metros, ejecutado según el Nuevo Método Austriaco (NATM) de manera secuencial, atravesando terrenos tipo suelo. La excavación se afrontó desde los dos portales con un desfase de dos meses entre uno y otro.

Su ubicación en la zona urbana de Tijuana, en proximidad inmediata a la frontera con Estados Unidos, introduce condicionantes logísticos y operativos, como ha sido la disponibilidad de mano de obra cualificada en Tijuana debido a que, al ser ciudad fronteriza, la gran mayoría de sus habitantes trabajan en suelo estadounidense. La frontera también afecta en el sostenimiento primario del túnel o en posibles actuaciones en función a las deformaciones, ya que la gran mayoría de la ejecución del túnel se excava en paralelo al muro fronterizo, a una distancia del hastial izquierdo del túnel de poco más de 3 metros,

limitando a emplear sostenimientos laterales para no invadir la frontera.

La variabilidad del terreno era notable, especialmente en las zonas próximas a los portales, donde la montera se reducía de manera drástica. Cercano al portal de salida del túnel, segundo portal ejecutado en sentido negativo, la cobertura era inferior a siete metros entre el hombro izquierdo y la superficie, donde circulan diariamente alrededor de 30 000 vehículos, debido a que casi todo el tramo del túnel, como se ha explicado anteriormente, está excavado bajo una carretera que une el centro de la ciudad con las playas de Tijuana. Cualquier deformación excesiva podía provocar asentamientos, grietas o afectaciones a las estructuras existentes, por lo que durante la realización de la obra se siguió una auscultación y un monitoreo exhaustivos. Uno de los elementos clave del proyecto fue la revisión del método constructivo. El proyecto original planteaba una excavación

dividida en doce fases, siguiendo el criterio convencional para secciones de gran amplitud en suelos con bajas propiedades mecánicas. Esta estrategia, aunque conservadora desde el punto de vista de la estabilidad del frente, implicaba cambios geométricos frecuentes, espacios reducidos de operación y maniobra, interferencias constantes entre equipos y exposiciones prolongadas del personal dentro de zonas críticas. Se propuso optimizar este procedimiento reduciendo el número de fases a seis, tres fases en avance (una central excavada inicialmente y dos laterales en secuencia por detrás) y tres en destroza (igualmente central más laterales), y ejecutando dos zonas de contrabóveda en los primeros 120 metros de cada portal, consolidando fases de avance, simplificando la geometría temporal y permitiendo una operación más eficiente. Esta modificación fue evaluada y aprobada por el proyectista y el cliente final, y se concluyó que la reducción a seis fases mantenía y, en

ciertos aspectos, mejoraba la estabilidad general del proceso de excavación al reducir zonas expuestas simultáneamente y proporcionar mayor continuidad al sostenimiento primario. Con esta modificación se logró, sobre todo, que se pudieran emplear para la ejecución de la excavación del túnel los medios habituales y adecuados (retroexcavadora, pala, jumbo de tres brazos, robot de proyección de hormigón y manipulador). Además de poder emplear el método habitual de excavación, esta modificación optimizó la instalación de cerchas metálicas, el rendimiento del concreto lanzado y la coordinación de los equipos dentro del túnel, incrementando la seguridad y reduciendo la probabilidad de incidentes asociados a áreas confinadas, mejorando así la eficiencia y producción.

El macizo atravesado se caracteriza por presentar dos unidades principales: la secuencia fluvial-aluvial y la secuencia litoral. Ambas secuencias se caracterizan por su baja

cohesión y estructura irregular. En la secuencia fluvial-aluvial predominan conglomerados, arenas y gravas de origen fluvial, con presencia de bolos cementados de manera heterogénea. La segunda unidad corresponde a arenas finas y muy finas con intercalaciones de limos y lentes arcillosas, donde la cohesión es prácticamente nula. La transición entre ambas unidades no siempre es gradual, lo que produce discontinuidades mecánicas. Estas dos unidades, aunque diferentes en origen y compactación, comparten una característica esencial: su incapacidad para sostener un frente abierto durante largos periodos sin apoyo inmediato. La estabilidad del macizo y, en consecuencia, del túnel dependía de manera absoluta del control de avance de la excavación, de la aplicación del sostenimiento oportuno y temprano, y de la auscultación intensiva y continua, para, de ser el caso, poder implementar medidas oportunas de control de deformaciones.

Para los primeros metros desde cada portal, donde la montera era insuficiente para permitir la formación de arcos naturales de descarga, se implementaron paraguas de micropilotes. Estos micropilotes autoperforantes, de 110 mm de diámetro y longitudes que variaban entre 12 y 15 metros con 3 metros de solape; se colocaron con separaciones de 30 centímetros y se inyectaron con lechada f´c=250 kg/cm2 para formar un cilindro de soporte rígido capaz de estabilizar la clave y hombros del túnel. El número total de micropilotes instalados supera los 18 000 metros lineales, lo que equivale a la construcción de una bóveda artificial que proporciona confinamiento y limita la deformación inicial del macizo, pudiendo trabajar de manera más segura en los tramos de baja montera.

El sostenimiento primario a lo largo de todo el túnel consistió en cerchas metálicas de perfil tipo IR de diferente medida y peso por metro lineal en función a la distribución pro-

yectada, y hormigón proyectado f´c=300 kg/cm2 reforzado con fibras metálicas. El hormigón proyectado presentaba espesores entre 30 y 50 cm dependiendo del tramo, aplicando sistemáticamente sellado del frente y contorno para evitar la meteorización del material y trabajar con la seguridad adecuada para el personal y maquinaria. El volumen total aplicado superó los 37 000 m³.

La fase inicial de avance o calota se desarrolló en la media sección superior, excavando la fase 1 con decalajes entre 6 y 9 metros de longitud respecto a las fases 2 y 2´. El avance se proyectó en ciclos de 1 metro, pero en zonas puntuales, portales o falla geológica, fue necesario acortar el pase hasta 0,5 metros como medida para controlar la pérdida inmediata de rigidez en el macizo y para permitir que el hormigón proyectado adquiriera resistencia suficiente antes de continuar con la excavación. Desde el punto de vista geotécnico, los ciclos cortos reducen la ventana temporal en

la cual el terreno queda sin soporte, minimizando la probabilidad de deformaciones súbitas o colapsos localizados. Las cerchas de las fases laterales de avance llevaban un refuerzo o ensanchamiento conocido como «pata de elefante» con el fin de distribuir mejor los esfuerzos e incrementar la rigidez estructural del conjunto, limitando los desplazamientos laterales, de hincamiento y convergencias. Posteriormente se procedía con el retiro de las cerchas temporales de la fase 1, de modo que se conseguía tener efectiva la sección de avance completando el espesor de hormigón proyectado.

La destroza se ejecutó en carriles, central o fase 3, y laterales, fase 4 y 4´, con decalajes de 4 metros entre fases laterales para asegurar una distribución equilibrada de tensiones y evitar la formación de mecanismos de falla por empuje diferencial.

Durante la excavación se presentaron múltiples problemáticas geotécnicas. En los portales, donde las condiciones son más desfavorables, se registraron descensos acelerados en clave de hasta 24 cm acumulados, 14 cm en calota y 10 cm en destroza, con velocidades altas. Estos valores exigieron medidas correctivas inmediatas. El sistema de auscultación se incrementó de 56 estaciones proyectadas a lo largo del túnel a 100 estaciones de medición conformadas por 7 puntos de coordenadas. En estas zonas fue necesario aumentar la frecuencia de medición de las estaciones, llegando a realizarlas cada 8 horas durante los tramos más críticos. Estas lecturas se compararon con valores umbral derivados

de modelos numéricos, permitiendo ajustar la velocidad de los ciclos de avance, reduciendo el pase de avance o incluso llegando a la parada temporal de la excavación para asegurar la estabilidad del túnel. Como ejemplo, el inicio de la excavación en destroza, habitualmente combinada con el avance, no se produjo hasta la estabilización de los puntos de control. También se presentaron desprendimientos de material en la clave y hombros del túnel, generadas por la nula o baja cohesión del material excavado. La solución implementada consistió en retirar el material suelto mediante excavación mecánica controlada, estabilizar el frente de excavación y contorno con capas de hormigón proyectado reforzado con fibras metálicas, implementar ciclo de enfilaje con disminución de la separación de micropilotes, instalar chapas metálicas tipo Bernold y tubería de inyección y, finalmente, bombear hormigón para garantizar el relleno de la cavidad. Además, se reforzó la zona circundante aumentando la densidad de cerchas y aplicando una capa adicional de hormigón proyectado. Los empujes laterales estuvieron presentes, especialmente en el portal de entrada, produciendo acortamientos horizontales de hasta 30 cm por la presión lateral del terreno de la fase 2´ hacia la fase 1. En esta zona, el macizo ejerce una presión significativa sobre el sostenimiento debido a la ausencia de confinamiento natural y a la geometría del terreno. Las fisuras comenzaron a aparecer entre el hormigón proyectado y las cerchas temporales de la fase 1, señal clara de la redistribución de esfuerzos. La solución para contrarrestar

estos empujes fue ejecutar una contrabóveda temporal reforzada con doble malla electrosoldada y hormigón proyectado de 30 cm de espesor, además de invertir la secuencia de excavación de las fases laterales para descomprimir el terreno. Estas medidas se extendieron hasta los 120 metros de cada portal permitiendo recuperar estabilidad en la zona y limitar la progresión de deformaciones horizontales en los avances posteriores.

En todas las fases de avance se excavaba dejando un machón central como pilar temporal no excavado para controlar la estabilidad, pero debido a la ya comentada baja cohesión del terreno también provocó inestabilidad del machón central en el frente, situación que se agravó en las zonas de cambio de material de arenas finas a sedimentos arcillosos, provocando desprendimientos del frente, teniendo que retirar el material y volviendo a sellar con hormigón proyectado el frente de excavación. Para mitigar este problema en ocasiones se aumentó el espesor de gunita de sellado previo incluyendo la adición de fibra metálica y se ajustaron los ciclos de perforación de las fases contiguas para reducir vibraciones suspendiendo las actividades con trabajos de vibración y percusión.

En total, se excavaron más de 256 000 m3 de material. Se instalaron más de 1.000 cerchas metálicas, 18 000 metros de enfilajes de micropilotes y se aplicaron más de 37 000 metros cúbicos de hormigón proyectado. El revestimiento definitivo se ejecutó en cuatro fases, comenzando con la contrabóveda de 60 cm de espesor de hormigón reforzado de 35 MPa en los primeros 120 metros de cada portal, ejecutada por carriles para poder continuar simultáneamente con los diferentes trabajos del túnel, seguida de la instalación de un

sistema de impermeabilización compuesto por geotextil y geomembrana PVC-P de 1,5 mm. Posteriormente se hormigonaron los muretes laterales con acero de refuerzo de diferentes diámetros, para concluir con el hormigonado reforzado de acero de resistencia f´c=350 kg/cm2 de la bóveda definitiva mediante un carro de cimbra de 12 metros de longitud. Los espesores de la bóveda variaron entre 60 y 150 cm según las condiciones geotécnicas y las exigencias estructurales del tramo.

Dentro del revestimiento definitivo, merece especial mención el empleo para la ejecución del Túnel 2 de más de 4.800 toneladas de acero de diferentes diámetros y 31 100 m³ de hormigón de 35 Mpa, convirtiéndose en uno de los túneles con un revestimiento muy robusto debido a las exigencias del terreno. Para detallar la magnitud de lo que suponen estos datos, por cada puesta de 12 metros de revestimiento se utilizaron más de 57 000 kilos de acero en 300 m3 de hormigón.

Los trabajos de excavación se iniciaron en el portal o tajo de entrada en enero de 2024, finalizando el revestimiento definitivo en marzo de 2025. Cuando las condiciones del terreno lo permitieron, se consiguieron en las fases de avance (fase 1, 2 y 2´) una excavación máxima de hasta 5 metros por cada frente de trabajo; igualmente en destroza, donde la excavación de la parte final del portal de salida se vio afectada y limitada por los movimientos del terreno aunado a las acciones ya expuestas, se consiguió llegar a ejecutar hasta 400 metros lineales de destroza en un mes. Los rendimientos en el revestimiento alcanzaron los 72 metros lineales por semana con puestas de carro superiores a 350 m³ de hormigón. Para conseguir los rendimientos descritos el elemento diferenciador fue la simultaneidad

A la derecha, carro

de trabajos dentro del túnel. Hubo coincidencia en ejecución simultánea de excavación en avance, destroza y contrabóveda, además de la ejecución en paralelo de las cuatro fases que componen el revestimiento definitivo. En los momentos de mayor actividad participaron cerca de 300 trabajadores y más de 25 equipos diferentes operando simultáneamente. Las conclusiones derivadas del proyecto son múltiples para obras de características similares. La reducción de doce a seis fases permitió mejorar la estabilidad del frente, optimizar el rendimiento operativo, posibilitar el trabajo de todas las máquinas convencionales y reducir riesgos asociados a la presencia simultánea de equipos en áreas confinadas. La necesidad de aplicar paraguas de micropilotes en determinadas zonas se confirmó como esencial para garantizar la estabilidad inicial y controlar deformaciones. La aparición de oquedades, deformaciones con altas velocidades y empujes laterales elevados puso de manifiesto la importancia de contar con protocolos de intervención inmediata. La auscultación intensiva es imprescindible y fundamental para anticipar comportamientos no previstos, ajustar procedimientos y validar las hipótesis de diseño.

El Túnel 2 del Viaducto Elevado Tijuana es un referente técnico en México para la ejecución de túneles carreteros de gran sección en suelos blandos. Su desarrollo demuestra que la combinación de un diseño robusto del sostenimiento, una planificación constructiva basada en principios del NATM, una auscultación intensiva y una gestión operativa altamente coordinada garantizan la viabilidad y la seguridad en obras subterráneas en contextos geológicos complejos y en entornos urbanos con fuertes condicionantes.

Diseño y construcción de túneles con NATM en los Andes

Lecciones aprendidas en los últimos 25 años

En los últimos 25 años se ha producido un incremento exponencial en el número de túneles construidos en la cordillera andina. Por citar un ejemplo, solo el programa de infraestructura vial 4G, en Colombia, promovido por la Agencia Nacional de Infraestructura (ANI), ha supuesto 8.000 km de carreteras, incluyendo 125 km de túneles, en 40 nuevas concesiones. Otros países andinos, como Ecuador, Perú y Chile, también han desarrollado de forma importante sus infraestructuras. Parece, por ende, oportuno repasar todas estas experiencias para aprender de ellas y mejorar nuestros diseños y nuestros métodos constructivos de túneles en los Andes. En este artículo, en concreto se analizan:

• 9 grandes proyectos en Chile que totalizan más de 70 km de túnel

• 8 grandes proyectos que totalizan más de 31 km de túnel

• 6 grandes proyectos en Ecuador y Colombia que suman 40 km de túnel

El análisis de estos 23 proyectos permite analizar tanto los datos de la ingeniería de

diseño como posteriormente su validación y experiencias acaecidas durante su construcción. De este modo se han podido obtener conclusiones de las experiencias tuneleras que permiten aportar criterios de diseño para la ejecución de futuras obras en la cordillera andina.

¿Por qué los Andes?

La cordillera de los Andes discurre entre Colombia y Chile y Argentina, de norte a sur, con una longitud de 8.500 km, lo que la hace la más extensa y larga del planeta.

Desde el punto de vista geológico, los Andes son una cadena de plegamiento pericontinental formada por la subducción, principalmente, de la placa oceánica de Nazca debajo de la placa continental sudamericana. Se trata de una cadena de la orogenia alpina, cuya tectogénesis se inicia a finales del Mesozoico y que aún hoy mantiene una importante actividad tectónica. En la imagen superior de la página siguiente se aprecia un esquema geotectónico de un

sector de los Andes en su zona central, donde se aprecia este proceso de subducción que se inicia en la fosa de Perú-Chile hasta el antepaís, formado por la cuenca amazónica, en el este.

De acuerdo con esta breve descripción del contexto de la cordillera y centrándonos en los condicionante que impone a la construcción de túneles en sus entrañas, puede sintetizarse que se trata de una cadena muy joven, de solo 60 ma, lo que le proporciona un marcado dinamismo que incluye, entre otros:

• sismicidad,

• esfuerzos horizontales elevados (Heidbach, 2025),

• orografías muy acusadas, y

• presencia reducida de basamento.

Túneles analizados

La actividad de diseño y supervisión durante la construcción de túneles acometida en los últimos 25 años en la cordillera andina por Systra Subterra permite disponer de una base de datos de más de 300 km de túnel. En esta

Perfil geotectónico W-E de la cordillera andina en su sector central

continental margin: Andes

base de datos predominan los túneles viales, pero también hay importantes proyectos hidroeléctricos y de infraestructura minera. Las tablas en la parte inferior de estas páginas sintetizan esta intensa actividad solo en Chile y Perú.

Las principales conclusiones que se obtuvieron en 2013 pueden consultarse en Chávez, (2013). En la imagen de la derecha se muestran las convergencias registradas en estos túneles. Es importante resaltar que en ella los suelos se han asimilado a una RMR de 15-20. Como se aprecia, los valores de convergencia no han superado el 0,5%.

Por lo que respecta a las conclusiones obtenidas del sostenimiento empleado, estas son:

a) Bulones:

• longitud: un tercio de la anchura de excavación;

• no se instalan para RMR<35;

• densidad: entre 0,45-0,2 para RMR entre 35 y 60, y 0,35 a 0,20 para RMR>60.

b) Cerchas metálicas:

• marcos TH (deslizantes), HEB (rígidos) y reticulados (Lattice girders);

• se colocan a partir de RMR de 35 a 45, con espaciados que oscilan de 0,5 a 1,5 m;

Valores de convergencia medidos en la base de datos del 2013

Proyectos de túneles en el Perú analizados entre 2010 y 2025

Proyectos de túneles en Chile analizados entre 1998 y 2025

• su instalación difiere hasta en 10 puntos de RMR según si el recubrimiento es superior o inferior a 400 m.

c) Hormigón proyectado:

• Hasta 2005 la resistencia nominal más empleada fue de 25 MPa. En 2005 se incrementa hasta 25–30 MPa. En 2013 se vuelve a generar un incremento en la resistencia que pasa a ser de 35 MPa. En la actualidad coexisten diseños con 30 y 35 MPa.

• Los espesores dependen de la calidad geomecánica del terreno y de la

anchura de la excavación. Los espesores más habituales oscilan entre 5 y 15 cm.

• Para RMR < 40 se alcanzan espesores de 30 cm de hormigón proyectado.

• En la práctica totalidad de los casos, la resistencia a flexotracción en el primario se obtiene mediante la adición de fibra (metálica o sintética) y no con malla.

• En 2005 se introduce el uso de la macrofibra sintética estructural en los túneles de San Cristóbal, cuyo uso se ha extendido.

Espesores de hormigón proyectado empleados en la base de datos de 2013

ESPESOR HP-RMR

En la imagen de la izquierda se muestran los espesores de HP empleados en los proyectos analizados.

Lecciones aprendidas

Se presentan cuatro de las experiencias en las que se han afrontado casos extremos de expansividad, en la CH La Confluencia (Chile); de estallidos de roca, en la CH Cheves (Perú); de hipertermalismo, en el túnel vial de Ollachea (Perú), y de plastificación severa, en el túnel vial del Toyo (Colombia).

1. Expansividad. Proyecto hidroeléctrico La Confluencia (Chile)

El fenómeno de hinchamiento puede definirse como un incremento del volumen del terreno en función del tiempo, causado por cambios en las tensiones, un aumento del contenido de agua o una combinación de ambos factores. Las formaciones volcánicas sedimentarias, especialmente ciertas tobas y brechas, pueden contener minerales expansivos en su matriz derivados de la presencia de hematita y arcillas expansivas, como la nontronita y la montmorillonita.

A continuación, se ofrece una breve descripción de la reciente inestabilidad de túneles debido a fenómenos de hinchamiento ocurridos en el PH La Confluencia (Axel et. al., 2012).

Este proyecto hidroeléctrico está ubicado en los Andes, en la VI Región de Chile, cerca del macizo volcánico Tinguiririca. El propietario es Tinguiririca Energy, una empresa conjunta formada por STATKRAFT y PACIFIC HYDRO, y la construcción se adjudicó a un consorcio liderado por HOCHTIEF con TECSA. Con una longitud total de túneles de 22 473 m, el proyecto consiste en:

• túnel Tinguririca, túnel de presión 9,5 km y 3 galerías. La anchura de excavación del túnel es de 6,5 m;

• túnel Portillo, túnel de flujo libre de 12 km y 3 galerías. Tiene la misma geometría;

• túnel de alta presión, codo, colectores y galería de presión, de 1 km de longitud; y

• chimenea de compensación de 18 m de diámetro y 90 m de profundidad y pozo de presión de 255 m de profundidad y 5 m de diámetro. La construcción de los túneles comenzó en julio de 2009 y finalizó en septiembre de 2011. Los túneles se excavaron en andesitas de buena y aceptable calidad geomecánica, con un RMR > 50, pero también se encontraron formaciones volcánicas sedimentarias y tobas.

Tras el llenado e inicio de la operación en el túnel Portillo, se detectaron diversas patologías (hinchamiento de solera, grietas en estrella, derrumbes, …), principalmente en las tobas y lutitas de la formación Coya-Machalí, donde se generaron hinchamientos de hasta 0,9 MPa.

Por ello, fue necesario diseñar varios sistemas de revestimiento para varias presiones de hinchamiento de hasta 1,2 MPa.

Para diseñar el refuerzo del revestimiento capaz de resistir la presión de hinchamiento prevista, se emplearon modelos numéricos aplicando la siguiente metodología:

1. Caracterización geológica y geotécnica del terreno.

2. Análisis del comportamiento de la sección a revestir.

3. Instalación del soporte.

4. Calibración con convergencias de construcción.

5. Construcción del revestimiento.

6. Aplicación de presión de hinchamiento.

Esta metodología permitió el diseño de los siguientes revestimientos:

• Presiones de hinchamiento > 0,8 MPa, revestimiento cerrado formado por una contrabóveda estructural, paredes circulares o inclinadas con hormigón armado, y bóveda

de hormigón armado o hormigón proyectado. En la imagen inferior se muestra este tipo de revestimiento.

Presiones de hinchamiento entre 0,4 y 0,8 MPa, revestimientos con contrabóveda estructural, hastiales inclinados con hormigón armado y una bóveda construida con hormigón proyectado armado.

Presiones de hinchamiento < a 0,4 MPa, revestimiento con losa estructural, muros inclinados con hormigón armado y una bóveda construida con hormigón proyectado armado.

2. Estallidos de roca. Proyecto hidroeléctrico Cheves (Perú) El estallido de roca o rockbursting es un fenómeno conocido en los Andes, siendo infrecuente para recubrimientos inferiores a 500 m. El caso que se analiza corresponde a la CH Cheves, ubicada en la sierra central del Perú, en el departamento de Lima, en las cuencas de los ríos Huaura y Checras. El propietario de este proyecto es STATKRAFT y la construcción se adjudicó a un consorcio liderado por HOCHTIEF.

Revestimiento diseñado para presiones de hinchamiento de 1,5 MPa en el proyecto hidroeléctrico Cheves (Perú)

A modo de resumen, se describen a continuación las construcciones que integran el proyecto:

• presa de Huaura: de tipología gravedad-hormigón con una altura sobre cimiento de 13 m;

• túnel de transferencia. Comunica en lámina libre las presas de Huaura y Checras. Longitud: 2.580 m. Sección: 16 m2;

• presa de Checras;

• túnel de conducción: de longitud 9.693 m y secciones comprendidas entre 22 y 30 m2

El tramo inicial presenta una pendiente del 0.9% y el final, del 14%. Entre ambos tramos se ubica un túnel de equilibrio de 700 m de longitud al 14% y un túnel de acceso;

• complejo de casa de máquinas: constituido por las cavernas de casa de máquinas y de transformadores, un túnel de acceso, y varios túneles auxiliares;

• túnel de descarga: de longitud 3.312 m y 25 m2 de sección; y

• presa de Picunche.

De izquierda a derecha, Proyecto hidroeléctrico Cheves (Perú).

Estallido en galería próxima a casa de máquinas.

Estallido del frente de excavación en el túnel de conducción.

Estallidos de roca en función de la profundidad y del RMR de Bieniawski en el proyecto hidroeléctrico Cheves (Perú)

La geología aguas abajo atraviesa sucesivamente las andesitas del Grupo Casma, el Stock Churin Bajo —constituido por rocas intrusivas del tipo tonalita, granodiorita y cuarzo-monzonita—, y las corneanas, muy silicificadas, resultantes del contacto de las andesitas del Grupo Casma con las rocas intrusivas del Stock Churin Bajo. La cobertera alcanza los 1.500 m. El túnel de conducción comunica en régimen forzado la presa de Checras con la casa de máquinas a lo largo de 9.693 m y, como se aprecia, consta de dos tramos: uno al 0.9% con una sección transversal de 22 m2 (4.5 m de ancho y 5.5 m alto) y otro al 14%, con una sección de 30 m2 (6.0 m de ancho y 5.5 m de alto). Su construcción se inició en mayo de 2012 y finalizó tras 22 meses en febrero de 2014. Sin duda, el mayor problema constructivo en la zona final del túnel de conducción y del complejo de casa de máquinas fueron los estallidos de roca. Así, entre agosto de 2012 y julio de 2014, se registraron un total de 859:

• el 92% de ellos en el túnel de la cabecera y

• el 8% alrededor de la casa de máquinas. Las imágenes de la parte superior muestran dos estallidos de roca registrados. Los estallidos estuvieron asociados a:

• litología,

• recubrimiento,

• litología,

• RMR,

• estructuras horizontales y

• tiempo desde la voladura.

En la página siguiente se muestra respectivamente su distribución dependiendo de la profundidad y del RMR.

En Veyrat (2016) se describen y analizan en detalle el papel de todos estos factores en la ocurrencia de los estallidos de roca. De este modo, los rockburst más violentos tuvieron lugar en corneanas, a profundidades superiores a 1.000 m, con RMR > 70 y presencia de discontinuidades subhorizontales de bajo ángulo.

Finalmente se adoptó una metodología de mitigación del riesgo de estallidos de rocas basada en tres etapas:

• Predicción: al no poderse implementar una red de monitoreo microsísmico, se definieron los criterios de riesgo en función de los ocho aspectos anteriormente señalados.

• Prevención: se llevaron a cabo voladuras de preacondicionamiento por delante del frente, taladros de relajación en el frente, adopción de una geometría cóncava en el frente, y la reducción de la longitud de pase.

• Protección: reduciendo la vulnerabilidad y la exposición del personal, en especial en la frente del túnel; instalando soportes temporales en frente y solera; un saneo minucioso

con métodos mecánicos; y diseñando un soporte específico para situaciones de alto esfuerzo, tal como se muestra en la imagen de abajo.

3. Hipertermalismo.

Túnel de Ollachea (Perú)

El túnel de Ollachea se encuentra en Puno (Perú), a una altitud de 2.700 m, en la ceja de selva de los Andes centrales. Forma parte de la carretera interoceánica Sur, tiene una longitud de 906 m, una sección interior de 80 m2 y cuenta con una salida de emergencia intermedia. Puede considerarse un proyecto pionero en la construcción de túneles, ya que se encontró agua subterránea térmica de alta

entalpía con temperaturas superiores a los 80 °C.

La carretera está explotada en régimen de concesión por INTERSUR. El marco geológico de la zona está compuesto por las siguientes unidades:

• Sandia del Ordovícico (Oss), formada por cuarcitas intercaladas con finas capas de pizarra;

• Ananaea del Silúrico, en la que se han diferenciado dos miembros: el inferior (SD-a1), compuesto por cuarcitas y areniscas intercaladas con pizarras, y el superior (SD-a2), compuesto por pizarras y limolitas;

• Ocoitas (K-va), rocas volcánicas andesíticas de textura porfídica; y

Esquema longitudinal de sostenimiento empleado en el proyecto hidroeléctrico Cheves (Perú)

RESIN END-ANCHORED BOLTS Ø25MM L=4M OR FULLYGROUTED BOLTS Ø25MM L=4M

OR FRS SHOTCRETE TICHNESS; 10 CM WELDED WIRW MESH 150 X 150 X Ø6 MM

SUPERSWELLEX BOLTS MN 24 OR SIMILAR. DRILLING DIAMETER = 42-52MM LENGTH = 6,0M

DRILL HOLES FOR PRECONDITIONING

SUPERSWELLEX BOLTS MN 24 OR SIMILAR DRILLING DIAMETER =42-52 MM LENGTH=3,0M

FRS SHOTCRETE THICKNESS: 10 CM

DRILL HOLES FOR BLASTING ROUND 3,00 6,00

Modelo hidrogeológico conceptual del valle del río Ollachea

Precipitación

Escorrentia

Infliltración

Evaporación

Líneas de flujo

Escorrentía superrficial

Acuitardo areniscas cuarzosas baja permeabilidad

SIMBOLOGÍA

Contacto geológico

Falla

Cabalgamiento

Nivel freático

Nivel basal del río

Sondaje campaña actual Filtración

• depósitos coluviales, uno compacto y antiguo (Q-co1), y otro, más reciente, correspondiente a un deslizamiento (Q-co2).

Entre las características estructurales más importantes, se encuentra la falla Paquillusqui (N100E/10N), que corresponde a un cabalgamiento de las unidades paleozoicas sobre las rocas ígneas del Cretácico. Existe una segunda estructura importante que separa las unidades Sandia (Oss) y Ananea (SD) y que se ha interpretado como una falla inversa relacionada con la falla Paquillusqui.

Sin embargo, la característica geológica más peculiar de este túnel es, como se ha indicado, la existencia de aguas termales, con temperaturas que alcanzan los 95 °C, en ambas márgenes del río. En la imagen de la página anterior se muestra el modelo hidrogeológico conceptual del valle del río Ollachea.

Esta campaña de investigaciones permitió precisar la existencia de un domo térmico en la margen izquierda del valle por donde discurre el túnel; así su trazado final se estableció considerando un compromiso entre los condicionantes geomecánicos, para evitar elevadas tensiones anisotrópicas por el efecto ladera, y la temperatura del agua, evitando en la medida de lo posible temperaturas superiores a 70 °C. En la imagen bajo estas líneas se muestra una planta con las isotermas del acuífero con el trazado finalmente adoptado.

Durante la construcción se encontraron temperaturas superiores los 70 °C a lo largo de 250 m del túnel, así como en la galería intermedia de evacuación, siendo necesarios tratamientos de inyecciones y soluciones de impermeabilización. Además, se adoptó un revestimiento con aislamiento térmico. En las imágenes de las páginas 103 y 104 se

muestran dos aspectos de los trabajos de inyección y aislamiento efectuados antes de la construcción del anillo de revestimiento.

4. Plastificación severa.

Túnel del Toyo (Colombia)

El fenómeno de squeezing se caracteriza por el desarrollo de deformaciones diferidas en el tiempo, asociadas a altos niveles tensionales y bajas resistencias de la roca.

El túnel del Toyo, de 9.840 m de longitud, forma parte de la sección CañasgordasGiraldo, de la autopista Antioquia al Mar, en Colombia. Este túnel será el túnel de transporte más largo de todo el continente americano. La excavación del túnel se realizó desde sus dos frentes, empleando además frentes de ataque intermedios, a partir de su galería de emergencia paralela. El frente Giraldo se excavó en basaltos y diabasas de buena calidad, mientras que el frente Cañasgordas encontró

lutitas de escasa calidad con una montera de hasta 900 m. En la imagen superior se muestra el perfil geológico del túnel. Se ha señalado, en azul, el tramo en lutitas con máximo recubrimiento donde la deformación ha alcanzado casi 1 m (PK 32+880), con velocidades constantes que superan 1 mm/mes.

Se implementó un exhaustivo monitoreo geotécnico para evaluar el comportamiento del túnel y validar las hipótesis de diseño. El monitoreo de la convergencia sirvió como el principal indicador de la intensidad de fluencia, mostrando una relación consistente entre la profundidad y la magnitud de la deformación del túnel.

En secciones con profundidades inferiores a 300 m, con macizos rocosos con RMR entre 55 y 70, el comportamiento fue generalmente

estable, con convergencias típicamente inferiores a 300 mm.

En el rango de profundidad intermedio, entre 300 y 600 m, y en tramos donde la calidad del macizo rocoso disminuyó a valores de RMR entre 40 y 50, el túnel presentó convergencias que alcanzaron valores entre 300 y 600 mm, observándose movimientos dependientes del tiempo aún después de la instalación del soporte primario.

Finalmente, para profundidades superiores a 600 m y calidades del macizo rocoso inferiores a un RMR menor a 35, se registró un severo comportamiento de compresión y fluencia, con convergencias totales frecuentemente entre 600 y 1000 mm o más, y tasas de desplazamiento residual que persistieron durante meses después de la excavación.

Los sectores más críticos se ubicaron entre los encadenamientos PK 32+800 y PK 33+000, donde las tasas de desplazamiento residual después de la instalación del soporte primario se mantuvieron por encima de 1 mm/mes, alcanzando ocasionalmente los 10 mm/mes, lo que confirma el desarrollo de fluencia terciaria en el macizo rocoso.

Ante esta situación se pusieron a cabo una serie de calibraciones empleando el código numérico FLAC3D, mediante el análisis retrospectivo de las convergencias, los que permitió la obtención de los parámetros reológicos la ley de fluencia de Norton-Bailey. En la tabla sobre estas líneas se muestran los parámetros obtenidos en las calibraciones efectuadas.

Los parámetros de fluencia así obtenidos se adoptaron para diseñar el revestimiento final, que consiste en un revestimiento de hormigón armado de 40 cm de espesor (f'c = 35 MPa) con doble capa de refuerzo, verificado para un rendimiento a largo plazo. Esta metodología proporciona una gran seguridad en las soluciones diseñadas.

La interacción entre el terreno, el hormigón proyectado y el revestimiento final se representó mediante elementos de interfaz capaces de transmitir tensiones normales y cortantes, permitiendo al mismo tiempo una deformación gradual. Los pasos principales incluyeron:

• aplicación de cargas sobre el terreno correspondientes a la deformación por fluencia estabilizada (1 mm/mes);

• cálculo de las fuerzas internas (axiales, flexión y cortantes) y las tensiones resultantes en el revestimiento;

• verificación según los criterios de resistencia y servicio definidos en CCP-14 y NSR-10; y

• evaluación de la respuesta estructural a largo plazo hasta 35 años.

Los resultados del análisis confirmaron que el revestimiento de hormigón armado de 40 cm de espesor proporciona una resistencia y rigidez adecuadas tanto a corto como a largo plazo. Tras un año de operación, las fuerzas axiales en el revestimiento oscilaron entre 0,4 y 0,6 MN, mientras que los momentos flectores se mantuvieron por debajo de 0,15 MN y las fuerzas cortantes por debajo de 0,3 MN. El desplazamiento máximo del

terreno fue de aproximadamente 70 mm, lo que coincidió con los valores registrados en el monitoreo de campo.

El revestimiento final se diseñó como una lámina de hormigón armado de espesor uniforme y armadura continua en ambas caras.

La geometría es prácticamente circular, con un diámetro interior de 10,20 m y un diámetro exterior de 11,00 m.

Conclusiones

La cordillera andina, la más larga del planeta, impone a la excavación de túneles, exigencias constructivas que se derivan de sus condiciones geológicas.

En este artículo se han mostrado ejemplos de túneles construidos en altas condiciones de expansividad de materiales vulcano-sedimentarios, violentos estallidos de roca a gran profundidad, hipertermalismo a más de 90 °C, y severos problemas de plastificación o squeezing que derivan en comportamientos de flujo.

La caracterización geológica, hidrogeológica y geomecánica precisa de los emplazamientos en los que se va a construir el túnel, un adecuado monitoreo e instrumentación durante la excavación y el empleo de potentes herramientas de cálculo permiten hacer frente a esas dificultades.

Este artículo se lo dedicamos a nuestro compañero Santiago Veyrat recientemente fallecido, que dedicó casi siete años a la construcción de túneles en los Andes.

Referencias

1 Chávez, E., Galera, J.M, Ibarra, G., Quiroga, C. & Veyrat S. (2013). Recent experiences in the design and construction of tunnels in the central and southern Andes World Tunnel Congress 2013 Geneva. Underground. G. Anagnostou & H. Ehrbar (eds.)

2 Frisch, W., Meschede, M., Blakey, R. (2011). Subduction Zones, Island Arcs and active Continental Margins. En: Plate Tectonics. Springer, Berlin, Heidelberg. https://doi.org/10.1007/978-3540-76504-2_7.

3 Galera, J.M, Paredes, M. Menchero, C. & Pozo, V. (2014). Risk Associated with Swelling Rocks in Volcanic Formations in the Design of Hydro Tunnels EUROCK 2014. Vigo.

4 Galera, J.M., Ramírez, M. y Tarco, I. (2022). Ollachea, an extreme thermal Water Tunnel in the Peruvian Andes. Worl Tunnel Congress 2022

5 Heidbach, O., Rajabi, M., Di Giacomo, D., Harris, J., Lammers, S., Morawietz, S., Pierdominici, S., Reiter, K., von Specht, S., Storchak, D., and Ziegler, M. O. (2025). World Stress Map 2025, GFZ Data Services, doi.org/10.5880/WSM.2025.002

6 Paul, A.; Odekerken, C.; Meyer, P.; Chávez, E.; Galera, J. M. & Müller, M. (2012) The Construction of the Hydroelectrical Project La Confluencia (Andes, Chile). World Tunnel Congress 2012, Bangkok

7 Veyrat, S., Galera, J.M, Sancho, M. (2016). Rockburst mitigation experiences on underground pro jects in the Andes. Cheves hydropower project, Peru ISMS

La línea 6 del metro de São Paulo (Brasil)

La línea 6 del metro de São Paulo es un proyecto de diseño y construcción desarrollado bajo un contrato EPC en formato de asociación público-privada (PPP). Con una longitud total de 15,3 km, 15 estaciones subterráneas, 18 pozos de ventilación y de salida de emergencia, y un patio de maniobras conectado al trazado principal mediante túneles específicos, la línea unirá los barrios del norte con el centro, mejorando significativamente la movilidad urbana con una previsión de 633 000 pasajeros diarios. El cliente del proyecto es el Gobierno del estado de São Paulo a través de la Secretaría de Asociaciones e Inversiones (SPI), y está gestionado por la agencia gubernamental ARTESP. La sociedad concesionaria Linha Uni, participada por la división de Concesiones de ACCIONA, asume la financiación y operación del contrato PPP, mientras que la división de Construcción de ACCIONA ejecuta el EPC de diseño y obra. El trazado atraviesa un entorno urbano densamente edificado y cruza el río Tietê por debajo (véase imagen de la página 110). La nueva línea conectará con las líneas 1 y 4 del metro y con las líneas 7 y 8 de la CPTM, la red de trenes metropolitanos.

La heterogeneidad geotécnica del subsuelo paulistano y las limitaciones del entorno urbano condicionan la planificación y elección de los métodos constructivos, que combinan la excavación mecanizada mediante EPB, el método convencional NATM y estaciones ejecutadas entre pantallas o en mina.

Descripción del proyecto

El proyecto abarca la ejecución de túneles mecanizados y convencionales, 15 estaciones subterráneas, 18 pozos de ventilación y emergencia, un pozo especial para el tratamiento de una zona fallada y un patio de maniobras.

Tipología de estaciones

Las estaciones presentan una longitud tipo de 132 m y profundidades entre 28 y 66 m, tratándose de la línea metropolitana más profunda ejecutada hasta la fecha en Brasil. Se emplearon dos tipologías principales (véase imagen de la página 111):

• Método top–down, entre pantallas (vala inver tida). Empleado en las estaciones de Perdizes, Sesc Pompeia, Santa Marina, Brasilandia y 14Bis, donde existe disponibilidad superficial y menor profundidad.

• Excavación mediante pozo de gran diámetro y estación en caverna. Aplicada en las diez estaciones restantes. Según las condiciones geotécnicas y las necesidades funcionales de cada ubicación, los pozos presentan diámetros interiores de entre 34,4 m (PUC-Cardoso) y 44,4 m (Higienópolis-Mackenzie). En algunos casos se emplearon configuraciones especiales, como en el pozo doble en forma de «ocho» de São Joaquim, o los dos pozos circulares de 34 m de diámetro en Vila Cardoso/ Maristela. La estación más profunda fue la de Itaberaba, con 67 m.

El listado de estaciones y su metodología constructiva se resume en la tabla de la página 111, manteniéndose una distribución equilibrada entre ambas tipologías a lo largo de la traza.

Pozos en estaciones y ventilación

Las grandes profundidades de algunas estaciones, derivadas de los cruces con las líneas 1 y 4 del metro de São Paulo, han exigido soluciones estructurales especiales (véase tabla de la página 111). En estos casos se ha seguido la práctica brasileña de ejecutar pozos verticales de gran diámetro, excavados mediante bataches horizontales y verticales

Datos sobre la línea 6 de metro de Sao Paulo

BrasilândiaVilaCardoso/Maristela Itaberaba SantaMarinaAguaBrancaSesc-PompéiaPerdizes Puc-CardosodeAlmeidaFAAP-PacaembuHigienópolis-Mackenzie 14Bis BelaVista SãoJoaquim FreguesiadoÓJoãoPauloI 6

15 estaciones

Estaciones en pozo y en caverna

15,3 Kms 18 pozos de ventilación y emergencia

Estación Agua Branca Pozo ataque TBM

Estación São Joaquim Estación Puc-Cardoso

Estación Higienópolis

Estación Itaberaba

Tipología de las estaciones

Listado de estaciones

Entre pantallas Con pozo

Nombre de la Estación Profundidad excavación (m) Metodología

Estação Brasilândia 28,17 Top-down

Estação Vila Cardoso/Maristela 39,29 Con pozo doble

Estação Itaberaba 66,91 Con pozo

Estação João Paulo I 41,34 Con pozo

Estação Freguesia do Ó 40,50 Con pozo

Estação Santa Marina 30,14 Top-down

Estação Agua Branca 47,20 Con pozo

Estação Sesc-Pompéia 27,82 Top-down

Estação Perdizes 31,92 Top-down

Estação Puc-Cardoso de Almeida 60,52 Con pozo

Estação FAAP-Pacaembu 41,41 Con pozo

Estação Higienópolis-Mackenzie 65,94 Con pozo

Estação 14 Bis 38,12 Top-down

Estação Bela Vista 61,32 Con pozo

Estação São Joaquim 52,80 Con pozo en «ocho»

revestidos con hormigón proyectado y mallazo, conforme al método NATM. La geometría cilíndrica del pozo favorece una distribución efectiva de los esfuerzos, permitiendo que el revestimiento primario resista durante la excavación y se complete posteriormente con un revestimiento secundario de hasta 1,2 m de espesor.

Asimismo, se han construido 18 pozos de ventilación y emergencia con profundidades entre 30 y 60 m y diámetros interiores de 10 a 28 m, destacando el pozo Tietê, formado por cuatro fustes secantes de 14,3 m, desde donde se han lanzado las TBM. Los gráficos de la derecha muestran la distribución de profundidades y diámetros.

Cavernas de las estaciones

Una vez ejecutado el pozo principal, las estaciones excavadas en mina se construyen mediante dos procedimientos. En el primero, la caverna de estación, de unos 230 m² de sección, se excava a partir del pozo en hasta cinco fases, con los tratamientos de estabilización correspondientes (véanse imágenes de la página 114). En otros casos, tras el paso de la tuneladora, la excavación de la caverna se realiza posteriormente. Destaca la caverna de Domingos Vega, en la conexión entre el túnel de línea y los accesos al patio de cocheras, que alcanza una sección máxima de 516 m², la mayor del proyecto (véanse imágenes de la página 115).

Túnel de línea

El túnel principal se divide en dos tramos excavados mediante tuneladoras EPB de 10,61 m de diámetro. El revestimiento está formado por anillos universales de 8+1 dovelas, con 1,80 m de longitud, 40 cm de espesor y diámetros interior y exterior de 9,41 y 10,21 m, respectivamente. Ambas máquinas parten del pozo Tietê, en el límite entre la cuenca sedimentaria y el basamento cristalino.

Estaciones. Profundidad y diámetro de los pozos

VilaCardosoItaberaba

DomingosVegaVESaldanhadeOliveiraFelipeMendesPhillippiniSimãoVelhoTietêAquinosVSESaradeSouzaFaustoloVenâncioAires

El tramo sur, de 9,5  km, atraviesa suelos terciarios de las formaciones Resende y São Paulo; el tramo norte, de 5,2 km, se desarrolla en roca (granitos), con sectores de frente mixto y suelo residual.

La gran diferencia geológica entre ambos tramos condiciona la configuración de las tuneladoras y su estrategia de operación, temas que se analizan en las secciones posteriores.

Cifras globales del proyecto

Las magnitudes totales incluyen aproximadamente 3,2 millones de metros cúbicos de excavación en suelo, 1,0 millón de metros cúbicos en roca, 980 000 metros cúbicos de hormigón y 102 400 toneladas de acero.

Marco geológico

La línea 6 del metro de São Paulo atraviesa un subsuelo de gran heterogeneidad geológica caracterizado por la transición entre el basamento cristalino del Complejo Embú —de edad precámbrica— y la Cuenca Sedimentaria de São Paulo, formada por materiales de naturaleza predominantemente arcillosa y arenosa de edad terciaria y cuaternaria. Esta transición,

que se produce en las proximidades del pozo Tietê, define con claridad dos dominios geotécnicos de comportamiento contrastado, condicionando las estrategias de excavación y operación de las tuneladoras. La infografía de las páginas 116 y 117 muestra una sección longitudinal esquemática del trazado, donde se aprecia la diferencia entre el tramo norte, excavado principalmente en roca (en rojo), y el tramo sur, desarrollado en suelos (el resto).

El nivel freático se sitúa por encima de la clave del túnel, con una columna de agua media de 20–40 m. El control hidrogeológico del proyecto se apoya en una extensa red de piezómetros distribuidos a lo largo de la traza que ha permitido confirmar la posición y continuidad del nivel freático.

Tramo norte: condiciones en roca y frente mixto

El tramo norte, con una longitud aproximada de 5,2 km, discurre principalmente a través del basamento cristalino, compuesto por granitos. El macizo rocoso presenta un grado de meteorización de moderado a alto, con zonas

localizadas de alteración intensa y tramos residuales que alternan con saprolitos limosos. Los índices RQD medios se sitúan en torno al 60%, reflejando un macizo fracturado y heterogéneo. En varios sectores se registran condiciones de frente mixto; en ellos la TBM excava simultáneamente roca y suelos residuales. Esta condición ha representado uno de los mayores retos operativos del proyecto, debido a la variabilidad de la presión de frente, la abrasividad del material y el desgaste acelerado de los elementos del cabezal de corte. La permeabilidad del macizo rocoso es generalmente baja, si bien se han identificado zonas localizadas de mayor fracturación asociadas a estructuras tectónicas.

Tramo sur: condiciones en suelos

El tramo sur, de aproximadamente 9,5 km, se desarrolla dentro de la cuenca sedimentaria y está compuesto por alternancias de depósitos terciarios de las formaciones Resende y São Paulo, constituidos por materiales de granulometría variable, desde arcillas limosas y arenosas hasta arenas con distintas proporciones de finos.

Los materiales con predominio de fracción fina presentan una consistencia entre dura y muy dura, mientras que las arenas muestran compacidad entre densa y muy densa. Estos depósitos se apoyan sobre el basamento cristalino del Complejo Embú y, hacia la superficie, se encuentran cubiertos por un espesor variable de depósitos cuaternarios coluvio-aluviales, de granulometría heterogénea y frecuentes intercalaciones de arenas y arcillas.

Desde el punto de vista operativo, las condiciones geotécnicas del tramo sur favorecen el empleo de tuneladora de presión de tierras (EPB) trabajando en régimen de presión controlada, si bien la presencia de niveles arcillosos con alto potencial de clogging y zonas arenosas con permeabilidad localmente elevada requieren un ajuste continuo de los parámetros de avance y acondicionamiento del terreno.

Excavación mecanizada con TBM

La excavación mecanizada constituye el elemento principal del proyecto por su extensión y complejidad geológica. A continuación, se describen las tuneladoras y la estrategia operativa adoptada.

Especificaciones de las TBM

La construcción del túnel de línea se ejecuta mediante dos tuneladoras de presión de tierras (EPB-TBM) con un diámetro de excavación de 10,61 m. Ambas máquinas parten del pozo Tietê, excavando simultáneamente 8,3 km del tramo sur en suelos y 3,7 km del tramo norte en roca y frentes mixtos.

Aunque las dos TBM comparten dimensiones y potencia instalada, se han adaptado a las condiciones geotécnicas de cada tramo mediante configuraciones específicas de la rueda de corte, tornillo sin fin y parámetros operativos:

• La TBM Sur está equipada con una rueda de corte tipo suelo, provista de 54 rippers y más de 400 picas y rastreles distribuidos por el cabezal. Los rippers pueden sustituirse por discos cortadores, habitualmente instalados en las posiciones de gálibo. La apertura del cabezal es del 32,5%.

• La TBM Norte emplea una rueda de corte mixta con 55 discos simples, 4 dobles y herramientas complementarias (picas y rastreles) optimizadas para roca abrasiva y frentes mixtos. La apertura es menor (30%). La curva

par-revoluciones del accionamiento se adaptó incrementando, con respecto a la Sur, la velocidad de rotación (de 3,6 a 4,6 rpm) y reduciendo el par nominal (de 25 000 kNm a 19 600 KNm), manteniendo la misma potencia instalada del accionamiento (3.500 KW) para mejorar el rendimiento en roca y reducir los picos de carga. En ambas tuneladoras se reforzó el tornillo sin fin mediante placas antidesgaste, siendo vital en la Norte, realizar operaciones de mantenimiento y recrecido de las hélices.

Estrategia de operación y mantenimiento

La operación de las tuneladoras se planificó en función de la variabilidad geotécnica del trazado y de las condiciones urbanas existentes, estableciendo una zonificación del terreno y una secuencia de avance diferenciada para cada tramo.

En la fase de planificación se definió un plan de avance que estipulaba los parámetros operativos clave en función de las características geotécnicas del terreno. Ese plan incluía la definición del modo de operación (abierto,

Perfil geológico esquemático

Pátio Morro Grande

Brasilândia

HigienópolisMackenzie 14 Bis

transición o cerrado), el rango de presiones en cámara de excavación, los parámetros de penetración y velocidad de rotación óptimos, y las dosificaciones de agentes acondicionadores (FIR, FER y WIR).

El trazado se dividió en sectores geotécnicos homogéneos, cada uno con su correspondiente nivel de riesgo de excavación. En los tramos más sensibles, donde el túnel pasa bajo edificaciones o infraestructuras existentes, se aplicaron tratamientos de mejora del terreno (jet grouting, pozos de rebajamiento

del nivel, inyecciones) y se ajustaron temporalmente la presión de cámara y la velocidad de avance para minimizar los asientos.

El mantenimiento de las tuneladoras se organizó aprovechando las paradas en estaciones intermedias y en puntos de acceso del trazado, lo que facilitó la inspección y sustitución de herramientas de corte, así como la revisión del tornillo sin fin y de los sistemas de sellado. Debido a las condiciones del terreno, en ambos tramos fue preciso planificar revisiones intermedias de la rueda de corte. Estas

paradas se ejecutaron tanto en régimen atmosférico como en hiperbárico, con presiones de trabajo de hasta 2 bares.

Las condiciones abrasivas del tramo norte implicaron actividades adicionales de mantenimiento, como la medición del desgaste y el recrecido de las hélices del tornillo sin fin, o la renovación de los segmentos antidesgaste gracias al diseño del tornillo con camisa partida y ventanas de mantenimiento.

Este enfoque permitió optimizar la disponibilidad de las máquinas, reducir paradas

no programadas y mantener un rendimiento constante incluso en condiciones abrasivas del tramo norte.

Control de asientos y afección en superficie

El control de los efectos inducidos por las excavaciones ha sido un aspecto prioritario del proyecto, dada la elevada densidad urbana y la presencia de infraestructuras existentes y edificios de gran altura sobre el trazado.

En una primera fase se realizó un estudio de interferometría satelital (InSAR), que analizó el periodo 2015–2021 en una franja de 1 km a cada lado del túnel, permitiendo identificar las zonas más críticas.

Durante la obra se implementó un sistema integral de auscultación geotécnica, combinando instrumentación manual y automatizada para un seguimiento continuo 24/7.

Se instalaron más de 24 000 instrumentos de monitoreo en superficie, subsuelo y edificaciones, incluyendo piezómetros,

extensómetros, inclinómetros, clinómetros automatizados en tres direcciones, topográficos y marcos reflectivos. En los sectores más sensibles, se empleó instrumentación automatizada para el control en tiempo real de edificaciones de más de diez pisos, mediante 279 clinómetros ODS que se desplazaban progresivamente con el avance de las tuneladoras. En los cruces con las líneas 1 y 4 del metro, se implementaron sistemas específicos de control continuo, también con clinómetros. En total, se registraron más de 11,2 millones de

El túnel. Mito, símbolo y arte

El túnel. Mito, símbolo y arte

ISBN: 978-84-380-0593-4

Autor: José Antonio Juncà Ubierna

Edita: Doce Calles

Número de páginas: 228 pág.

lecturas manuales y 6,5 millones automatizadas, garantizando un seguimiento intensivo.

El control hidrogeológico se realizó mediante una red de piezómetros y pozos instrumentados conectados al Centro de Control de Rebaixamento (CCR), integrado en la plataforma digital ATLAS de ACCIONA. Este sistema de telemetría monitoriza en tiempo real el funcionamiento de las bombas y el nivel freático, optimizando el consumo energético y reduciendo el volumen de agua extraída.

Se ha empezado a implementar el modelo predictivo geoRISCO, desarrollado por GEPRODE en colaboración con ACCIONA, que mediante algoritmos de inteligencia artificial permite anticipar la evolución de los asientos y ajustar preventivamente los parámetros de operación.

Los sistemas implantados demostraron su eficacia, garantizando la estabilidad y seguridad durante la excavación.

Conclusiones

La línea 6 del metro de São Paulo constituye uno de los desarrollos subterráneos más complejos emprendidos en Latinoamérica en las últimas décadas, tanto por la magnitud de las obras como por las condiciones urbanas y geotécnicas afrontadas durante su ejecución.

La coexistencia de dominios geológicos diferenciados condicionó las soluciones adoptadas para las tuneladoras y las estrategias de operación y mantenimiento. Las adaptaciones introducidas en las TBM han permitido garantizar un rendimiento equilibrado en

ambos entornos, optimizando la seguridad y la disponibilidad de las máquinas.

El diseño y construcción de las estaciones, pozos y cavernas han demostrado la versatilidad de la ingeniería subterránea brasileña para integrar grandes estructuras en entornos urbanos consolidados, manteniendo elevados estándares de seguridad.

La gestión de la excavación se ha apoyado en una instrumentación exhaustiva y en la digitalización de los procesos, lo que ha permitido anticipar comportamientos del terreno y reducir riesgos en tiempo real. En conjunto, la línea 6 constituye un caso de referencia en obras subterráneas aportando lecciones valiosas para futuros desarrollos de metro en entornos de alta densidad y geología variable.

Ingeniero de Caminos y doctor por la Universidad Politécnica de Madrid (1988), José Antonio Juncà Ubierna presenta en esta obra una profunda reflexión sobre la dimensión cultural, simbólica y artística del mundo subterráneo. El libro, editado por Doce Calles con la colaboración del Colegio de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos, cuenta con el respaldo de la Asociación Española de Túneles (AETOS), institución en la que Juncà ha desarrollado durante más de cuarenta años una parte fundamental de su trayectoria profesional y con la que continúa colaborando activamente. El volumen se estructura en ocho capítulos que abordan aspectos muy diversos del universo subterráneo: el túnel y el lenguaje, el mito, el túnel natural, la Filosofía y la

Psicología, así como su presencia tanto en la literatura, la pintura y la arquitectura, como, para terminar, en el cine y la música. Esta publicación constituye la primera parte de una serie que se completará con el volumen Historia de los túneles. Antigüedad y Edad Media, de inminente aparición. El libro prolonga la línea de trabajo iniciada por el autor con El túnel. Historia y mito (1991), ampliando la mirada hacia lo que el túnel representa en la cultura y en la imaginación colectiva. Con este nuevo título, Juncà ofrece un ensayo que aporta al ámbito de la Ingeniería de Túneles una perspectiva humanista poco habitual, combinando un profundo conocimiento técnico con una visión amplia sobre el valor simbólico del espacio excavado. Su planteamiento

demuestra que la Ingeniería Civil no está desligada de la reflexión cultural, y que forma parte de una misma aproximación integral al territorio y a su significado. Así, el autor trasciende lo puramente técnico para adentrarse en las dimensiones simbólicas, artísticas y psicológicas asociadas al subsuelo.

Una de las ideas centrales del libro es que el túnel no debe entenderse únicamente como una infraestructura funcional, sino también como una metáfora antropológica, un motivo artístico y un símbolo recurrente a lo largo de la historia de las culturas. En los primeros capítulos, Juncà aborda el universo mítico de lo subterráneo, tal y como se manifiesta en tradiciones religiosas, narraciones antiguas y rituales vinculados al

El

libro ilustra

la presencia

constante del motivo subterráneo en la historia cultural

tránsito, a la muerte o al renacimiento. El túnel aparece como un umbral que conecta espacios físicos y mentales, un símbolo que remite tanto al misterio como a la introspección y a la transformación interior.

A partir de este marco simbólico, el autor desarrolla un recorrido por las representaciones del túnel en diversas manifestaciones artísticas —pintura, literatura, música y cine—, mostrando cómo el espacio subterráneo ha servido para expresar tensiones psicológicas, peligros, revelaciones y procesos de cambio.

La selección de ejemplos es uno de los puntos fuertes del libro, pues ilustra la presencia constante del motivo subterráneo en la historia cultural. En la literatura y la pintura, el túnel aparece como un territorio

intermedio entre la luz y la oscuridad, cargado de resonancias simbólicas; en el cine, se convierte en escenario de situaciones inquietantes o dramáticas que intensifican la tensión narrativa y emocional. El libro destaca también por su riqueza visual; las abundantes ilustraciones, referencias y documentación facilitan la lectura para un público muy amplio, desde ingenieros hasta especialistas en Historia del Arte, Filosofía, Psicología, Mitología o Estudios Culturales. Juncà combina con habilidad datos rigurosos con una sensibilidad descriptiva que permite comprender el espacio subterráneo no solo como un objeto técnico, sino como un elemento profundamente humano.

Aunque el hilo conductor de la obra es la presencia del espacio subterráneo en la historia cultural, el libro invita también a reflexionar sobre su papel en la sociedad contemporánea. En una época en la que las infraestructuras suelen percibirse como meros dispositivos funcionales, Juncà reivindica la importancia de recuperar su carga simbólica y cultural.

El túnel. Mito, símbolo y arte constituye una obra de referencia para quienes se interesan por la dimensión cultural de las obras subterráneas. Su equilibrio entre ensayo humanístico y documentación histórica ofrece una lectura rica y sugerente para pensar el espacio subterráneo desde una perspectiva plenamente humana.