Pablo Martínez Fernández. Jefe de Obra Túnel. OSSA
Gustavo de la Rocha Ferrero. Jefe de Producción Túnel. OSSA
La Ruta 60 es uno de los ejes principales que cruzan Israel de norte a sur, conectando ciudades israelíes y comunidades palestinas, como la ciudad de Hebrón o Belén en el sur de Cisjordania. Esta carretera es también una de las principales vías de entrada y salida de la ciudad de Jerusalén.
OSSA, en UTE con la empresa israelí Oron Group, está ejecutando la excavación y revestimiento del túnel de la Ruta 60, un túnel de 873 m de longitud situado a 4 km al sur de la ciudad de Jerusalén y que transcurre paralelo a un túnel existente de la misma longitud. La construcción del túnel forma parte del desdoblamiento de un tramo de 5,5 km de carretera que cuando entre en servicio habilitará la circulación en dos carriles por sentido, añadiendo un tercer carril reversible para el transporte público.
Este proyecto tiene por fin aliviar la elevada densidad de tráfico que presenta la carretera en su entrada a Jerusalén, con atascos durante la mayor parte del día y en donde con frecuencia ocurren accidentes.
El túnel de la Ruta 60 tiene una sección de excavación de 186 m2, cuenta con cuatro bahías de emergencia de hasta 243 m2 de sección, tres galerías de conexión y dos salas técnicas.
El principal reto de este proyecto radica en que se trata de un túnel de gran sección que se construye a tan sólo 3,4 metros de distancia de un túnel paralelo, el cual se mantiene operativo ininterrumpidamente con un tráfico muy pesado. Es por este motivo que el diseño del proyecto se basó en que la excavación del túnel se llevase a cabo únicamente por medios mecánicos, sin contemplar el uso de explosivos.
A pesar de ello y dada la gran dureza de la roca en la mitad norte del trazado, al inicio de la excavación se realizó un ensayo de voladuras controladas, con la instalación de un sistema de sismógrafos en el interior del túnel existente para medir el nivel de vibraciones y definir la carga máxima instantánea permisible de acuerdo a la normativa israelí.
De acuerdo a los resultados obtenidos, se presentó un informe a las autoridades locales con una propuesta de planes de tiro para realizar voladuras parciales en la sección del túnel, pero fue desestimada por motivos de seguridad.
La opción del uso de rozadoras fue también considerada al inicio del proyecto, pero la necesidad de redefinir la geometría de todas las fases de excavación, para poder ajustarse al gálibo máximo de trabajo de las rozadoras, así como la adaptación de las instalaciones de túnel para ajustarse a los requerimientos de suministro eléctrico de estas máquinas, hizo que finalmente se optase por una excavación con retroexcavadoras y martillos hidráulicos.
Para el control de posibles afecciones en el túnel existente, antes del inicio de la excavación se instaló en su interior un sistema de instrumentación automatizado, con lectura en tiempo real de convergencias, células de carga, extensómetros e inclinómetros que envían alertas automáticamente en caso de detectarse alguna deformación.
La excavación finalizó sin que se registrasen convergencias de más de 15 mm o algún tipo de daño en el túnel existente.
La geología del túnel se divide en dos zonas bien diferenciadas, la formación Amminadav y la denominada zona de transición.
El túnel atraviesa la formación Amminadav en su mitad norte, compuesta de dolomitas y calizas masivas de alta resistencia, mientras que la mitad sur del trazado transcurre en la zona de transición, compuesta de bloques altamente meteorizados de dolomita incrustados en arcilla, en donde ha sido habitual la aparición de formaciones kársticas, en forma cavidades vacías o rellenas de arcilla.
Foto 4. Cavidades kársticas en Zona de Transición.
La excavación del túnel se inició en diciembre de 2020, empleando dos equipos de excavación que avanzaron simultáneamente por la boca sur y norte del túnel, calando el túnel en enero de este año en un punto próximo al contacto entre la formación Amminadav y la zona de transición.
De esta forma, el equipo de la boca sur realizó la excavación del túnel en un terreno de propiedades geomecánicas pobres, que requerían de un sostenimiento temporal muy pesado, formado por cerchas metálicas IPN-200/HEB-220 instaladas a un metro de distancia y espesores teóricos de hormigón proyectado de 40 a 60 cm.
En esta mitad del trazado la excavación se realizó secuencialmente en cuatro fases: side drift derecho, side drift izquierdo, corona y destroza.
Durante toda la excavación se mantuvo siempre adelantado el side drift del lado del túnel existente, con el fin de asegurar la estabilidad del pilar de roca que separa los dos túneles y desde el cual se perforaron de forma sistemática sondeos de exploración.
Por detrás del side drift derecho se avanzó la excavación del side drift del hastial opuesto, manteniendo siempre una separación mínima entre frentes de 15 m.
La ejecución de los side drifts requirió de la instalación de hastiales y contrabóvedas temporales que debían demolerse al ampliar la excavación a la sección definitiva.
Por detrás del side drift izquierdo se avanzó con la instalación de las coronas y las contrabóvedas permanentes, manteniendo unas distancias mínimas entre estos frentes y el side drift izquierdo de 15 m y 30 m respectivamente.
El equipo de la boca norte, por el contrario, excavó el túnel a través de unas dolomitas masivas de la formación Amminadav, en donde por motivos de seguridad no se autorizó el uso de explosivos. En esta mitad del trazado el sostenimiento consistió en hormigón proyectado con espesores mínimos de 20 cm y pernos corrugados.
La escasa separación con el túnel paralelo y el riesgo de aparición de formaciones kársticas obligó a ejecutar también la excavación en la mitad norte del trazado avanzando primero con el side drift del lado del túnel existente, que se amplió a la sección definitiva a una distancia mínima de quince metros.
La alta dureza de la dolomita de la mitad norte del trazado junto con la imposibilidad de usar explosivos dificultó mucho las labores de excavación, en donde para alcanzar los rendimientos planificados se emplearon dos excavadoras de alto tonelaje que trabajaban en paralelo para avanzar el frente de excavación. De forma sistemática se barrenaron taladros de Ø64 mm en el frente y contorno de excavación para facilitar el trabajo de los martillos hidráulicos.
Por otro lado, la reducida dimensión de las galerías piloto también requirió del uso de excavadoras de menor tamaño y mayor maniobrabilidad que pudiesen realizar el perfilado de la excavación.
A pesar de que la excavación en la mitad sur de trazado precisó de un sostenimiento más pesado, los rendimientos obtenidos fueron mayores que en la mitad norte donde los ciclos de excavación mecánica fueron más largos, con rendimientos medios para la excavación de dolomita con martillo hidráulico 10 m3/h.
En la mitad sur del trazado se alcanzaron unos avances diarios medios de 1,8 m/día, en comparación con los 1,2 m/día de la mitad norte.
Para la instalación del sostenimiento del túnel, que se compuso de más de 1.600 Tns de acero en cerchas metálicas y 33.000 m3 de gunita y 5.000 pernos corrugados, se emplearon jumbos Atlas Copco L2c y robots de gunitado Putzmeister PM500.
La dificultad para encontrar operadores de maquinaria de túnel en Israel hizo imprescindible la participación del personal especialista de OSSA, encargado también de liderar tanto relevos de excavación como el mantenimiento de los equipos e instalaciones del túnel. Los equipos de trabajo se completaron con mano de obra de distintas nacionalidades, principalmente israelíes, palestinos, ucranianos y moldavos.
Es de especial relevancia el método constructivo de las bahías de emergencia, donde el trazado del túnel nuevo intersecta las bahías de emergencia norte y sur del túnel existente. La excavación de estas bahías de emergencia se llevó a cabo manteniendo operativo en todo momento el túnel existente. Para que esto fuese posible, Oron Group fue la empresa encargada de construir unos pilares de hormigón armado que actuaron como muro divisorio entre los túneles, de forma que en todo momento se mantuvo el tráfico de vehículos en el túnel existente, a la vez que al otro lado del muro se llevaban a cabo las tareas de excavación.
La ejecución de estos muros requirió de una logística complicada, donde se programaron los trabajos más pesados como el hormigonado o suministro del hierro en los turnos de noche, cuando la densidad de tráfico es menor.
Desde el inicio de la excavación se ha trabajado conjuntamente con la ingeniería responsable del proyecto, Grouchko-Pini Swiss, en una optimización continua del diseño del túnel, siendo destacable el reemplazo, en algunos casos, de la malla electrosoldada de refuerzo del hormigón proyectado por fibra metálica, la reducción del diámetro e inclinación de los paraguas de micropilotes o la optimización de las secuencias de excavación, tanto en lo referente a cambios en la geometría como a la distribución de las fases de excavación.
Actualmente se están llevando a cabo los trabajos de impermeabilización y revestimiento del túnel.
Para la instalación de la impermeabilización, formada por geotextil de 500 g/m2 y lámina de PVC de 2 mm de espesor, se ha precisado de la colaboración de personal especialista de OSSA y de un andamio de la empresa ULMA importado de España.
El revestimiento de hormigón se está realizando con un encofrado autoreactivo de 12 m de longitud fabricado por la empresa italiana TFi (Tunnel Formwork International), que ha sido diseñado con un sistema de gatos hidráulicos que permiten una rápida adaptación a la geometría ampliada de las bahías de emergencia y con un sistema de traslación con ruedas de goma de Ø1,8 m 4WD, que permite trasladar sus más de 150 Tns de peso a través del 5% de pendiente del túnel.
Una vez finalizado el revestimiento, pavimentación y montaje de instalaciones se recirculará el tráfico a través del túnel nuevo para llevar a cabo los trabajos de reacondicionamiento del túnel existente, que engloban la excavación de la rasante del túnel, construcción de cuatro bahías de emergencia y la impermeabilización y revestimiento de hormigón del túnel, que se espera esté finalizado a finales del próximo año.
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