23 Oct

Túnel de La Línea: Tratamiento de estabilización

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El siguiente artículo ha sido escrito por: Antonio J. Rodríguez J. de la empresa Geotúneles S.A.S.

Túnel piloto de La Línea – Falla de El Viento

El túnel de La Línea se construirá para la vía Ibagué – Armenia, que une los departamentos del Tolima y Quindío y que forma parte de la troncal Bogotá – Buenaventura. El túnel cruza el alto de La Línea en la cordillera central de Colombia, que integra el sistema montañoso de los Andes.

Actualmente se construye un túnel piloto exploratorio de 8.6 km y 4.5 m de diámetro para conocer las condiciones geotécnicas del terreno, el cual será después el túnel de rescate del túnel de La Línea.

El portal Quindío está en el costado occidental de la cordillera central sobre la vertiente del río Cauca, a 16 km de la ciudad de Armenia y a una altura de 2.420 metros. El portal Tolima está en el costado oriental sobre la vertiente del río Magdalena, a 46 km de la ciudad de Ibagué y a una altura de 2.505 metros.

túnel de La Línea

Crédito: Edgar Jiménez. Tunel La Línea. Vista del portal Bermellón, acceso por el Tolima al túnel de exploración de La Línea (Fase 1). Flickr.

Identificación del problema, la posibilidad de una avalancha

Como parte del proceso de excavación del túnel piloto, los huecos piloto hacia adelante perforados desde el frente de excavación que se exigen y se hacen sistemáticamente en Colombia (Marulanda et al, 1981), han sido reemplazados por sondeos exploratorios largos que cubren la longitud esperada de excavación del túnel:

En la Figura 10 se presenta en planta la geología encontrada y proyectada de acuerdo con los sondeos exploratorios ejecutados. Se muestra en detalle la zona alterada y la zona de influencia asociada según lo observado luego de la excavación.

túnel de La Línea

Figura 10. La Línea, Túnel Piloto, Falla de El Viento

Como medida de protección ante la proximidad de la zona de falla y las posibilidades de una avalancha, se construyó un muro en gaviones en la abscisa 40.0. En el espacio entre el muro construido y el frente parcialmente relleno de material producto del derrumbe, se hizo un relleno con mortero fluido en un volumen de 86 m3, con el propósito de realizar un tapón y así evitar que continuara desestabilizándose el frente de excavación, los cuales se retiraron durante la re-excavación hasta la abscisa 48,0. Como soporte nuevo se colocaron arcos, pernos y concreto neumático.

túnel de La Línea

Crédito juannomore. Túneles en Floripa. Flickr,

Inyecciones de consolidación

  • Primera Fase

Ante los eventos presentados y las características de los materiales de la zona por atravesar, se propuso un tratamiento a base de inyecciones desde la abscisa 48.0, con la técnica de tubos a-manchette utilizando 9 tubos de 10 m distribuidos equidistantes en la sección de excavación, hacia delante y paralelos al eje del túnel.

Se decidió inyectar a bajo caudal y hasta una presión de rechazo de 60 bares para crear fracturamiento hidráulico y lograr una consolidación lenta a medida que se inyectaba por los tubos a-manchette. Se inyectó inicialmente mezcla básica de cemento con relación de 1.5 y 9% de bentonita hasta máximo 30 sacos; si la presión de rechazo no se lograba se inyectaba una mezcla más densa de relación 1.0 y 2% de bentonita hasta lograr la presión de rechazo establecida. Al final de este proceso el total de sacos de cemento inyectados fue de 430.

Una vez concluida esta primera fase se continuó el avance utilizando una retroexcavadora y con pequeñas voladuras localizadas. Fue posible entonces observar el efecto positivo de la inyección al encontrarse el material fino completamente consolidado, que requirió de rompedoras mecánicas en algunos sectores para realizar la excavación. Se observaron las pequeñas fracturas rellenas de cemento que debieron transmitir la presión hidráulica al material suelto hasta consolidarlo.

La excavación se realizó en dos secciones de 4.0 m, con arcos cada 0.5 m, pernos y concreto neumático. Debido a que las tasas de deformación tenían valores considerados altos, se construyó la solera curva, colocando previamente el elemento inferior de los arcos metálicos desde la abscisa 80.0. Las condiciones del terreno mejoraron a medida que avanzaba la excavación, lo que permitió dar mejor clasificación al terreno desde la abscisa 82.0, aumentar la distancia entre arcos y hacer el ciclo en sección completa. Se anota que se observó un aumento del caudal de agua de filtración por la pared izquierda en 0.5 l/s durante la excavación, que posteriormente fue la causante del empuje presentado, como se indicará mas adelante.

  • Segunda Fase

Sin embargo, cuando se estaba adelantando la excavación, la pared derecha del túnel sufrió un empuje súbito que deformó los arcos y desplazó sus hastiales a lo largo de 3.5m. El agua, que aparentemente fue la causante del empuje, destruyó la pared entre las abscisas 77.0 y 86.0 produciendo un arrastre de material del orden de 35 m3. Para recuperar el frente de excavación se retiró parcialmente el material arrastrado y se aplicó concreto neumático sobre el área afectada.

Con base en la experiencia y los resultados obtenidos en la primera fase, se decidió hacer un procedimiento de inyecciones de consolidación similar dadas la presencia de agua y las condiciones del material.

En esta segunda fase se inyectó también a bajo caudal, con lechadas básicas de relación 1.5, 1.0 y 0.75, y del 9% al 2% de bentonita, y se decidió disminuir la presión de inyección de 60 bar a 30 bar, con el propósito de realizar una inyección más local y se limitó el consumo hasta 15 sacos por hueco. Se programaron 4 semi-anillos de 4 perforaciones por anillo de 3m de longitud, hacia la pared derecha afectada. Se inyectaron en total 136 sacos de cemento.

Con el tratamiento ya terminado, se demolió la pared derecha para ampliar la sección del túnel, se reemplazaron los arcos deformados y se reconstruyó la sección del túnel. Finalmente se construyó la solera curva en concreto convencional simple en el tramo faltante. La excavación continuó entonces con avances de 0.7m y 1.0m para afectar en lo mínimo la zona consolidada, hasta cuando se estableció que se había terminado la zona de influencia de la falla de El Viento.

 

Acerca del autor: Antonio J. Rodríguez J. Ingeniero civil de la Universidad Javeriana, miembro de la Junta Directiva de la Asociación Colombiana de Túneles y Obras Subterráneas –ACTOS-, cuenta con una experiencia profesional de más de 35 años como Especialista en Túneles y en inyecciones (consolidación, Impermeabilización y compensación), es un reconocido conferencista nacional e internacional y ha sido asesor en paneles de expertos en Concesiones 4G. El ingeniero Rodríguez ha sido diseñador, interventor y asesor en más de 400 km de túneles y se ha destacado por su participación en proyectos de abastecimiento de agua dentro de los que se encuentran: Proyecto Chingaza, el Proyecto Hidroeléctrico del Guavio en la década delos 80 y 90 y actualmente en el Proyecto del Toyo y en la Concesión Chirajara-Fundadores.

 

Nota aclaratoria de responsabilidad: Las observaciones contenidas en este documento son de carácter informativo y deben ser aplicadas y/o evaluadas por el constructor o usuario solamente en caso de considerarlas pertinentes. Por lo tanto, estas observaciones no comprometen a Argos, a sus filiales o a sus subordinados.


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