informe final visita

MAESTRÍA EN CONSTRUCCIÓN DE OBRAS VIALES

MATERIALES PARA CONSTRUCCIÓN DE OBRAS VIALES

INFORME TÉCNICO VISITA A CANTERAS DE AGREGADOS PÉTREOS Y

PLANTAS ASFÁLTICAS.

Presentado por:LISBETH ORDOÑEZ C.

GEISA JINNETT PUERTO H.MARIO ERNESTO VACCA G.LUIS EDUARDO MORENO P.

SAÚL TOMÁS SALAS B.NELSON ENRIQUE AYALA R.

BOGOTA, OCTUBRE DE 2010


TABLA DE CONTENIDO

1 INTRODUCCIÓN______________________________________________________2

2 PLANTA DE PRODUCCION DE AGREGADOS PETREOS.___________________3

2.1 Localización de las Plantas.___________________________________________3

2.2 Planta de Explotación de Agregados Pétreos._____________________________4

2.3 Planta de Procesamiento de Agregados Pétreos y Planta de fabricación de Mezclas Asfálticas Promotora Montecarlo Vías.___________________________7

2.4 Planta de Explotación de Agregados Pétreos la Mina – Cerro Alto.___________7

2.5 Paso por el Túnel Guillermo León Valencia._____________________________7

3 BIBLIOGRAFÍA_______________________________________________________7

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1 INTRODUCCIÓN

Los conceptos recibidos y compartidos en las diferentes clases magistrales de la materia, tienen su mayor vivencia y comprensión cuando se ilustra con las experiencias prácticas y cotidianas de la vida y para ello, que mejor que una práctica para visitar algunas canteras encargadas de generar procesos de explotación, acopio, producción de agregados pétreos, de acuerdo a las solicitudes del Cliente y la demanda del mercado.

Con el objeto de afianzar los conocimientos adquiridos, se tiene previsto realizar visita técnica a tres (3) canteras de producción de agregados; dos (2) de ellas, a través de procesamiento de material sedimentario proveniente directamente de las márgenes de los ríos Sumapaz y Coello y la última, el material sedimentario proveniente de un depósito aluvial, ubicado en las cercanías del municipio de Tolemaida.

De igual forma, se pretende destacar la forma como se vienen explotando estas fuentes de materiales y observar los impactos que se generan (Social y ambiental); así mismo, se hace importante evaluar desde un punto de vista técnico, la forma como actualmente se explotan estos materiales, evaluar su producción y tratar de determinar los beneficios que se pueden generar en un futuro.

En este orden de ideas, se pretende evaluar el impacto ambiental en la zona, los conflictos con la comunidad, desperdicios, desechos, residuos provenientes de la explotación. Se deja constancia que las ubicaciones exactas de las fuentes visitadas, lo mismo que su área de explotación y sus potenciales reservas, no fueron suministradas, ya que no se contaba en ese momento con dicha información.

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2 PLANTA DE PRODUCCION DE AGREGADOS PETREOS.

La jornada técnica, contempló la visita a tres (3) plantas destinadas a la producción de agregados pétreos, de origen sedimentario, ubicas en el corredor Melgar – Girardot

2.1 Localización de las Plantas.

Las fuentes de explotación de agregados, se encuentran localizadas dentro del área de influencia del corredor Melgar – Girardot, en los Municipios de Melgar y Tolemaida

Tomada de Google Earth

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Tomada de www.ingeominas.gov.co

2.2 Planta de Explotación de Agregados Pétreos.

Fuente de explotación ubicada a las afueras del Municipio de Melgar, sobre la margen izquierda de la variante proyectada y en ejecución de la vía Bogotá-Girardot (K 100+900), aproximadamente en las coordenadas N 4º12’40” W 74º38’32” con una altura aproximada de 295 m.s.n.m., en el Departamento del Tolima, donde manifestaron poseer la Licencia de Explotación minera debidamente aprobada por el Ministerio de Minas y Energía.

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http://www.ingeominas.gov.co/

CANTERA EN QUEBRADA HONDA


Características de los Materiales de la explotación a Cielo Abierto.

Material de origen sedimentario, extraído actualmente de la margen derecha del río Sumapáz, cuyas características son areniscas duras provenientes del sector de Boquerón, el cual forma parte de la formación Guadalupe, del Cretáceo superior.

Se informa que la licencia de explotación por 14 años como pequeña minería, permitirá mejorar las condiciones de circulación del río, proyectando un canal por donde actualmente se encuentra una isla artificial; es decir que se autoriza la explotación de todo el banco de material depositado sobre el cauce original del río.

El material bruto o crudo para trituración, es tomado directamente de la margen occidental del río

Extracción de agregados pétreos del Rio

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Sumapaz mediante la utilización de una retroexcavadora sobre orugas marca KOMATSU PC220 (capacidad de 1,5 yd3 aproximadamente.) y es transportado con el uso de volquetas tipo doble-troque en volúmenes aproximados de 13 m3 por viaje, hacía la trituradora primaria que se encuentra localizada a escasos 100 metros del sitio de explotación.

Controles a los materialesLos ensayos básicos que genera la planta según lo manifestaron los encargados son: Granulometrías, desgastes, absorción, materia orgánica, caras fracturadas, índice de alargamiento, equivalente de arena. Se manifiesta que los ensayos son tomados pero no se dan a conocer los resultados, por lo que se puede concluir que el control a los agregados producidos es muy bajo o deficiente.

El material producido es de alta dureza, pero se desconoce los resultados de los ensayos, y según los

productores presenta un desgaste que está entre el 18 y el 22%, pero se determinó que la información suministrada no es confiable.

Actualmente la producción está destinada a la fabricación de concretos hidráulicos; por lo que buena parte de la producción está siendo comprada por Holcím de Colombia y Cemex que son empresas productoras de concretos premezclados; firmas con las que actualmente se están comercializando cerca de 25.000 m3/mes, y que son las más importantes para el productor pues el volumen total de explotación es de aproximadamente 30.000 m3/mes.

Procesamiento de los agregados

Proceso de producción: El equipo de transporte y/o acarreo, deposita el crudo en una tolva con rejilla de protección, la cual permite dirigir el material a una trituradora de mandíbula

Gravilla producto de trituración

Transporte del material extraído hacia la

Tolva de entrada del material a la trituradora primaria

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de 24 X 36 pulgadas, donde fácilmente esta fracturando rocas desde 14 hasta 48 pulgadas; fragmentando el material a un tamaño aproximado de 8 pulgadas.

El material producto de esta primera trituración es llevado a través de una banda transportadora por un alimentador vibratorio a una segunda trituradora o impactor (de martillos), que consta de una parte cóncava y otra convexa donde al chocar fractura el material a un tamaño de tres pulgadas, posteriormente, ese material es clasificado en una criba de tres tendidos, zarandas o mallas, donde se clasifica el material ya terminado sacando material triturado de 1”, ½” y arena de trituración. El material que es rechazado en la clasificación se

lleva a una tercera trituradora que procesa aproximadamente 40m3/hora (80-100 ton/hora), donde se termina el proceso.El material producto de trituración (grava 1”, ½” y arena), es lavado en la criba y posteriormente transportado a través de bandas a los patios de acopio, donde es almacenado de acuerdo a su tamaño y luego cargado a su sitio de utilización.

Del lavado del material triturado resulta un material con alto contenido de finos, donde predominan los limos arenosos, el cual es extraído de los sedimentadores de la planta, después de superar los procesos de trituración y lavado del material granular. Este material actualmente se encuentra como remanente del proceso de trituración, desaprovechado y a la fecha no se ha dispuesto su utilización, por lo cual está expuesto a agentes climáticos en un patio aledaño a la planta y sin manejo alguno; por lo que a muy corto plazo, este material va a llegar nuevamente a la fuente de explotación.

Los Sedimentadores reciben todos los finos provenientes del proceso de trituración y su proceso lo hacen por gravedad; y una vez se encuentren colmatados, el material depositado allí

Trituradora primaria de mandíbula de 24 x 36”.

Trituradora primaria de mandíbula de 24 x 36”.

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es removido a un sector aledaño, pero su disposición no es satisfactoria, ya que se tiene un material fino granular con presencia de limos, que pudiera tener un uso particular, pero es contaminado con materiales arcillosos existentes en el lugar.

Es importante y se recomendó al productor efectuar un análisis detallado del material fino, pues puede tener diferentes aplicaciones entre las cuales están

como FILLER que es un material que modifica el comportamiento de las mezclas asfálticas en cuanto a su rigidez o como un PELLET (aglomerante).

Producción de la planta

Actualmente la planta tiene producción mensual de 30.000 metros cúbicos entre arenas y gravas, procesando material durante doce (12) horas continuas. En boca de mina, es decir, en la planta el costo de metro cúbico de arena triturada o grava es de $30.000 pesos y el productor manifiesta que el costo aproximado de producción está entre de $17.000 y $18.000 por m3.

Deficiencias de la Planta;

Por la ubicación de la planta, es muy probable que en un tiempo muy corto, pueda tener inconvenientes con los ruidos que genera ante la falta de jarillones de mitigación; pese a no tener residentes cercanos, pero puede tener conflicto con la zona militar, la cual se encuentra aledaña a la planta.

La planta genera finos (Filler) que está siendo desaprovechado y su disposición es muy deficiente, no se cuenta con un patio de almacenaje adecuado ni mucho menos uno para su tratamiento.

No cuenta con un manejo ambiental para el sector, por lo tanto el Plan de recuperación de sector está por definir.

El frente de explotación del banco del material no es controlado. Las facilidades en cuanto a instalaciones (oficinas, bodegas, servicios,

son muy deficientes o nulas.

Se puede concluir que el aprovechamiento o la optimización de la planta no es el más adecuado, ya que se pueden obtener mayores beneficios, si se tiene en cuenta que en una planta de producción de agregados, no deben existir remanentes; de igual forma, se estima que a muy poco tiempo se puede tener conflicto con la comunidad y/o los residentes del sector, ya que no se tiene previsto un plan de manejo social y ambiental que mitigue los efectos negativos de esta explotación.

Tanques sedimentadores de los residuos del lavado

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2.3 Planta de Procesamiento de Agregados Pétreos y Planta de fabricación de Mezclas Asfálticas Promotora Montecarlo Vías.

Planta consolidada, con aproximadamente 15 años en el mercado local, localizada en el Municipio de Nilo, aproximadamente en las coordenadas N 4º13’44” W 74º41’43”, con una altura aproximada de 318 m.s.n.m, y en el K108+450 de la vía Bogotá- Girardot, en el Departamento de Cundinamarca, produciendo agregados pétreos y mezclas asfálticas para la región y el centro del país. Se encuentra localizada a 200 metros de la vía central y los agregados

objeto de procesamiento, son transportados de fuentes externas a la planta, ya que no son explotados en el sitio.

Características de los Materiales

La Cantera está orientada a producir agregados pétreos tanto para concretos hidráulicos como para bases granulares o subbases granulares. La materia prima para la producción de agregados para concretos hidráulicos proviene de los depósitos sedimentarios aluviales del Río Coello, los cuales son transportados desde una distancia no mayor a 40 kilómetros. Estos materiales de color grisáceo, tienen mayor dureza (28 y 43 del ensayo de la máquina de los ángeles), por lo tanto su comportamiento es aceptable, aunque para el IDU 2005 el máximo es 30 y 25 para algunas mezclas en INVIAS 2007.

PROMOTORA MONTECARLO VIAS S.A.

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Para la producción de materiales de base y subbase, el suministro de la materia prima proviene de las riberas del Río Sumapaz, el cual es dispuesto en los patios de la planta y se caracteriza visualmente por ser de color de color café o marrón claro.

Controles a los materiales

La Planta cuenta con su propio laboratorio el cual permite revisar muy rápidamente las condiciones granulométricas de los agregados que se están produciendo, ya que se dispone para practicar pruebas como desgaste (Maquina de los Ángeles), Granulometrías, Equivalentes de arena y plasticidades. De igual forma, se dispone de los equipos para realizar ensayos de laboratorio a las mezclas asfálticas, controlando desde el contenido y comportamiento del asfalto, (se toma muestra a cada uno de los despachos de la Planta), hasta los controles básicos de la mezcla asfáltica, como porcentaje de asfalto, composición de la mezcla asfáltica.

A la mezcla asfáltica, antes de ser despachada, se toman tres (3) briquetas para verificar en laboratorio que la dosificación se haya cumplido, de acuerdo al diseño Marshall que se tiene como patrón de referencia. Los ensayos más comunes son flujo, estabilidad, gravedad específica, tanto seca como saturada, Gravedad Específica en Agregados Finos, Propiedades Volumétricas de Mezclas Compactadas, Gravedad Específica

Bulk de Mezclas Compactadas, Gravedad Específica Teórico Máxima.


El material sedimentario bruto, es transportado a la planta por equipo propio y/o alquilado y depositado en pilas a espera de iniciar su proceso de trituración. El material inicia su proceso en una trituradora primaria, con una mandíbula de capacidad de 24 X 36 pulgadas (160 ton /hora)(100

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m3) y luego pasa a una secundaria de cono de capacidad de 10 pies cúbicos y finalmente pasa por una repetidora. El material triturado es canalizado a través de bandas, dependiendo de su tamaño. Los materiales triturados, no son objeto de lavado. Igualmente se dispone de otras dos (2) plantas de trituración, siendo una de ellas de capacidad de 36 X 42 pulgadas.

Procesamiento de Filler (llenante). Este material, producto de trituración, tiene características de grano fino, el cual es aprovechado para mejorar la gradación de las mezclas asfálticas, dosificando con la cantidad de finos requeridos por norma, ya que sus características de finura y limpieza, le aportan a la calidad de la mezcla.

Los centros de acopio de los materiales en patio, están definidos de acuerdo el

tipo de material que se ha procesado y clasificado.

Elaboración y producción de Mezclas Densas en Caliente

Con respecto al procesamiento de mezclas asfálticas, se cuenta con cuatro (4) tolvas que almacenan la materia prima: las dos primeras almacenan el material producto de triturado, la segunda con arena de trituración y la última con arena de filler. Las gravas cuya partícula de mayor tamaño es de ¾ de pulgada, La planta entrega para la venta mezcla MCD-1 y MCD-2, (cuya dosificación está verificada a través de la cabina de control, aportando 25 % de triturado, 65 % de arena de trituración y 10 % de arena de filler).

El material dispuesto en las tolvas es dosificado desde la cabina de control que regula la abertura de la tolva y la velocidad de la banda. Una vez controlada su dosificación, el material inicia su traslado a las calderas de mezclado, pero

antes pasa por a un horno para su secado, tiempo que no supera los 4 minutos, con una temperatura controlada desde la cabina principal. Una vez seco el material, es transportado a través de unos cangilones, para ser depositados en unas tolvas y luego

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clasificado en cuatro tolvas; para dar paso al proceso de mezclado con el asfalto, en un tiempo no mayor a 20 minutos, para finalmente ser depositado en el vehículo de transporte hacia el sitio de colocación de la mezcla.

Producción de la plantaLos pasos antes mencionados son controlados y calibrados por peso; ya que para cada bachada (por dosificación), se suministra 60 kilos de asfalto tipo 60/70 (viscosidad), tanto para la Mezcla MCD-1 como para la Mezcla MCD-2; por lo que la dosificación se controla a través del peso de los agregados. Tiempo de duración 45 segundos y un viaje de 13 M3 se carga en un tiempo estimado en 20 minutos; tres bachadas son dos metros cúbicos.Es decir, 80 a 100 ton/hora de mezcla asfáltica.

Para producir una mezcla MCD-1 se pesan 1200 kilos y para la MCD-2 se pesan 1090 kilos (entre material y ligante) y constantemente se toman controles para verificar la calidad de la mezcla. La planta cuenta con su propio sistema de pesaje de vehículos (báscula), los cuales son controlados al momento de salida de las instalaciones de la planta.

Deficiencias de la Planta.

Sociales. Uno de los inconvenientes detectados ha sido el malestar que genera la planta de producción de mezclas asfálticas con la comunidad vecina, ya que se genera partículas contaminantes que son arrojadas a la atmosfera, contaminando las zonas aledañas al proyecto, Se mitiga con filtros en el sistema de chimeneas, pero no son suficientes para controlar los sólidos que emite la planta.

Ambientales De igual forma, se genera un filler y mezclas contaminadas con aceites, que no tienen un destino específico, por lo que es arrojado a sitios donde se desconoce su disposición final. Por lo anterior, se concluye que las condiciones medioambientales a pesar que se informa que están siendo mitigadas, resalta que están afectando el medio ambiente del sector.

Las Condiciones Técnicas que se adelantan dentro del proceso de producción se pueden definir como satisfactorias, ya que el control y

Tolvas de mezclado de los agregados pétreos con el asfalto.

Patio de almacenamiento

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seguimiento realizado por los responsables de la planta, están dentro de las prioridades a tener en cuentan en todo el proceso.

De igual forma se destaca el orden que se tiene en toda la planta, ya que están identificadas las zonas de producción, las zonas de almacenamiento, las zonas de talleres y el área administrativa, lo que facilita la operación de la planta y sus condiciones de seguridad industrial.

Garantiza que el producto ofrecido esté controlado en peso, ya que cuenta con su propio sistema de pesaje.

No se observó cubrimiento de los materiales tanto procesados como sin procesar (enramadas, plásticos), y en caso de lluvias se generaría mayor consumo de energía, para optimizar los materiales.

El material de rechazo pudiera utilizarse en mantenimiento de vías terciarias, en acuerdo con el municipio a beneficiar.

Bondades de la Operación

Se destaca que la planta cuenta con un sistema de seguridad que refleja las condiciones de organización de la Empresa, al igual que se refleja visualmente las condiciones de aseo y limpieza de los patios de trabajo.

Por su cercanía a la vía del proyecto, los costos de transporte se disminuyen ostensiblemente.

2.4 Planta de Explotación de Agregados Pétreos la Mina – Cerro Alto.

Cantera de explotación de agregados pétreos localizada en el municipio de Nilo, en el K109+400 de la vía Bogotá –Girardot, y a 2 Kms. a la margen derecha de esta, en el Departamento de Cundinamarca. La cantera se encuentra actualmente alquilada para su explotación de agregados pétreos, de origen sedimentario.

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Características de los Materiales

Los materiales objeto de explotación, son sedimentarios provenientes de anteriores sendas del Rio Sumapaz, el cual época atrás consolido diversas terrazas, las cuales actualmente son objeto de explotación. El plegamiento inicial se registra a las afueras de Melgar y en la cantera, este estrato puede tener una profundidad entre 30 y 40 metros.

El yacimiento presenta varios frentes de explotación y visualmente se da una ilustración del potencial de explotación de la cantera. El material se destaca por ser una matriz arenosa y limoarenosa, con absorción de 1,5%, según el encargado de la cantera. Se observa que la parte más meteorizada del depósito se encuentra en la parte superior de la cantera y el material más grueso se encuentra en la medida que se va profundizando.

Igualmente se puede destacar que el material de color café claro, donde se observa la presencia de granos finos y después de realizar algunas pruebas en el sitio se llega a la concluir y/o determinar que no es material plástico. Requiere por tanto verificación en laboratorio.

El frente de explotación está siendo reorientado, ya que anteriormente se estaba provocando inestabilidad del talud y por ende desprendimiento de

material por volcamiento y actualmente se busca conformar terrazas para ir explotando el material en todo el frente de la cantera.

Controles a los materiales

Se destaca que no se tienen mayores controles sobre los materiales que se están produciendo, especialmente si se tiene en cuenta que no se tienen identificados los lotes que se encontraron explotados. No se observó en la

Depósito de material sedimentario, conglomerado

Frente de Explotación de la Cantera, en proceso de adecuación

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cantera un lugar dispuesto para la toma de ensayos básicos y se reportó sobre las características físicas de los materiales, salvo la experiencia de sus productores.


El material es cortado mediante retroexcavadoras y colocado con Cargador en las tolvas que conducen a la trituración, cuya distancia del frente de explotación, no supera los 100 m., luego es una gran ventaja para reducir los costos de producción.

Por las características del material, por la predominancia en los finos, se requiere que el material producto de explotación sea clasificado (limitado a 3 pulgadas) después del primer proceso de trituración y luego, en un segundo proceso, se pasa a lavado, para garantizar que no sea plástico y así controlar la presencia de finos en la producción.Además se obtiene material con el 40% de caras fracturadas, según se informó.

Producción de la planta

Actualmente la planta no tiene una constancia en su producción, ya que está en proceso de ajustes y adecuación, más sin embargo, estiman una producción mensual en 20.000 metros cúbicos y la planta tiene previsto producir durante doce (12) horas continuas, con disposición hacia las Sub-bases y Bases. En boca de mina, el costo de metro cúbico de arena triturada o grava es de 35.000 pesos.

Deficiencias de la Planta

o No se conoce o se observa controles permanentes sobre los materiales producidos.

o No se presenta conflicto con la comunidad, ya que no se observa la presencia de residentes cerca a las plantas de trituración.

Sistema de bandas transportadoras de la planta

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Posiblemente en la fase de alta producción, el tránsito de vehículos pesados al incrementarse, generará algún inconveniente, por ruido .polvo, vibraciones; si tenemos en cuenta que en el trayecto de la vía principal a la mina (2 kms), hay presencia de condominios vacacionales.

o No se tiene definido o consolidado un plan para recuperar las zonas explotadas.

o El vertimiento de aguas no tiene un manejo adecuado y no existen elementos de protección visual hacia la mina, como jarillones u otras barreras que además sirvan de mitigadores de ruido.

o El apilamiento de materiales ni tiene protección contra las lluvias.

Beneficios de la explotación

Si bien es cierto que se informó que anteriormente se explotaba produciendo derrumbes o por inestabilidad en la pata del talud, actualmente se trabaja en la conformación de terrazas para mejorar la calidad de los cortes y optimizar el frente y los bancos de explotación, por lo tanto se planea hacer retrollenados, para recuperar las zonas intervenidas.

2.5 Paso por el Túnel Guillermo León Valencia.

De regreso a Bogotá, realizamos una corta visita al túnel Guillermo León Valencia el cual se encuentra en construcción.

Este parte de las obras que la Concesión Autopista Bogotá -Girardot adelanta como elemento importante de la doble calzada, y sus características técnicas generales son las siguientes:

Identificación del TrayectoBoquerón (PR42+120 Ruta 40-05) – Melgar (PR38+420 Ruta 40-05)

Tipo de Vía:Dos carriles unidireccionales con flujo vehicular en sentido Girardot – Bogotá

Tipo de terrenoTipo I, II, III, IV, V según caracterización geotécnica de Bienawski

Año de construcción 2006 - 2010Abscisa Portal de Entrada(Lado Melgar)

K89+700

Abscisa Entrada Túnel (Lado Melgar)

K89+544.69

Abscisa Salida Túnel (Lado Boquerón)

K85+578.15

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Abscisa Portal de Salida(Lado Boquerón)

K85+500

Longitud del Túnel: 3.966,54 mLongitud desde Portales: 4.200 mAncho promedio del Túnel: 10,80 m.Número de carriles 2

Ancho de carril3.65 m. cada uno y franja de seguridad de 0,50 m. cada una

Ancho promedio de andenes perimetrales:

1,25 m

Pendiente máxima del Túnel: 1,82%Longitud de la Ventana: 207 mIntersección Túnel Principal con Túnel Ventana

K88+133,60

Pendiente de la Ventana: 4,16%

Durante la visita el paso vehicular estaba restringido debido a labores de lanzando de concreto en uno de los nichos de parqueo, razón por lo cual tan solo avanzamos a pie una distancia de aproximadamente 300 metros desde el portal del túnel.

En total son cuatro nichos de parqueo distribuidos a lo largo del túnel principal, distanciados cada uno entre sí aproximadamente cada 700 metros. El segundo nicho de parqueo se encuentra localizado en la intersección con el túnel ventana, el cual durante la operación se espera que permita el giro en éste punto para que el túnel ventana preste el servicio para evacuación y/o retorno en caso de emergencias dentro del túnel principal. Los nichos de auxilio se encuentran localizados cada 100 metros (siendo en total 39 proyectados) en los cuales se adecua un nicho pequeño para los hidrantes y otro como nicho de S.O.S.

A continuación se presenta información general, proceso constructivo y otros aspectos del Túnel Sumapaz1:

En 1998, las firmas consultoras Consorcio Ingetec S.A. – Bateman Ingeniería Ltda.. – PIV Ingeniería Ltda., presentaron los estudios para la construcción de un túnel de 4,1 km de longitud en la zona de la Nariz del Diablo, en sentido Girardot – Bogotá. Fue concebido de esta manera debido a las dificultades constructivas para acondicionar una segunda calzada superficial, debidas fundamentalmente a las limitaciones impuestas por el Río Sumapaz y los altos escarpes de roca que se encuentran en este sector. En el año 2002, la firma Ponce de León & Asociados, hizo una revisión y actualización de los estudios, diseños y especificaciones preliminares del túnel.

1 Información suministrada por la Supervisión Técnica del Túnel Sumapaz de la Concesión Autopista Bogotá Girardot

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Bogotá

Fusagasugá

Silvania

Granada

Soacha

Melgar

Girardot

Espinal

Chicoral

CUNDINAMARCA

TOLIMA

Boquerón

Bosa

Te del

Salto

Variantede Fusagasugá

Var.Melgar

ChinautaEl Paso

Int.San rafael

Int. Inicio Variante Fusagasugá.

Int. Final Variante Fusagasugá.

y Par VialTunel Boquerón

ConvencionesRehabilitación y 2a CalzadaRehabilitación y 4o CarrilDoble calzada nuevaTunel


El túnel hace parte del par vial del tramo Boquerón – Melgar, atravesando los cerros de San Bartolo y La Palomita entre los PR42+120 y PR37+420, con una longitud aproximada de 4,0 km. El túnel atravesó una sección compuesta por diferentes Formaciones rocosas. Lutitas grises, areniscas cuarzosas y liditas de la Formación Villeta además de areniscas cuarzosas conglomeráticas, arcillolitas grises, liditas y areniscas masivas del Grupo Guadalupe del cretácico y rocas conglomeráticas de la Formación Gualanday del terciario. Asimismo fue caracterizado por cinco (5) diferentes tipos de terreno, de acuerdo a la clasificación de Bienawski, siendo uno (1) terreno muy bueno, y cinco (5) terreno muy malo.

La construcción del túnel fue concebida siguiendo los lineamientos modernos de perforación de túneles, utilizando el Nuevo Método Austriaco (N.A.T.M. son sus siglas en inglés) desarrollado por Rabcewicz. Para la excavación subterránea, dada la característica tan variable de los macizos rocosos a ser perforados, no fue posible utilizar el método de excavación mecánica a través de una TBM (Tunnel Boring Machine) o “topo” de sección circular; fue necesario utilizar el método de perforación y voladura (drill and blast), en el cual el avance depende de la calidad de la roca en cuanto a su dureza, friabilidad y estabilidad.

GRÁFICO Nº 1. LOCALIZACIÓN DEL TÚNEL DE SUMAPAZ

Características Técnicas

El túnel del Sumapaz, inicia prácticamente en Boquerón, se diseña para una calzada de dos carriles unidireccionales de 3,65 m de ancho cada uno, con flujo vehicular en sentido Girardot – Bogotá, con franjas de seguridad internas de

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0.50 m de ancho y andenes laterales de 1.25 m, y un gálibo mínimo de 4,60m, de acuerdo en lo establecido en los requisitos y normas del INCO. La geometría del túnel de Sumapaz cumple para una velocidad de diseño de 60 KPH.

En el tramo Boquerón – confluencia de la conectante al portal de entrada al túnel, la vía existente se utilizará en sentido Bogotá – Girardot, tal como lo indica el Apéndice 2 del Contrato de Concesión. En este tramo la geometría de la calzada existente, prácticamente se acomoda a la sinuosidad del cauce del río Sumapaz.

Los estudios geológico-geotécnicos concluyeron que la Falla de Quinini localizada a unos 1585m del Portal Boquerón, presentaría dificultades debido a su bajo ángulo de inclinación y fracturamiento de la roca. Para excavar los tramos de túnel desde el Portal de Boquerón o Portal Melgar se colocó y aplicó el soporte estudiado para cada tipo y condición de roca.

Las rocas y formaciones geológicas que atravesó el túnel fueron excavadas en áreas cercanas como en los túneles de los proyectos hidroeléctricos de Mesitas y Darío Valencia en donde los problemas de excavación se presentaron en la Formación Villeta que fue atravesada por el Túnel de Sumapaz, junto con la Falla de Quinini en unos 700 metros, correspondiendo aproximadamente a un 17% de la longitud total del túnel.

Como parte de definición de la sección interna mínima se realizó un estimativo del espacio requerido para dar cabida al sistema de ventilación que requerirá el túnel con tráfico unidireccional sentido Girardot - Bogotá, requiriéndose un área de servicio promedio de 55 m2.El alineamiento se escogió ubicando los portales en los sitios más favorables geológica y geotécnicamente cumpliendo con las especificaciones de diseño geométrico establecidas para la vía y acordes con el alineamiento de los tramos a cielo abierto.

Como parámetros de diseño se tuvieron en cuenta la velocidad de diseño, radio mínimo, distancia de parada, distancia de visibilidad frente al portal, pendiente longitudinal mínima y peralte máximo.

Fallas

En el sector del Túnel de Sumapaz (Túnel Guillermo León Valencia) se encontraron tres fallas importantes que afectan la secuencia estratigráfica, desde el Cretáceo hasta el Cuaternario, las cuales se describen a continuación.

* Falla de Melgar

Esta falla es de tipo inverso con su plano de falla buzando 45º hacia el oriente y su trazo, con un rumbo N 35° E, se encuentra en su mayoría cubierto por los depósitos del cuaternario (Qc y Qt).

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El bloque oriental sube con respecto al bloque occidental enfrentando rocas terciarias de la Formación Gualanday con rocas cretáceas de las Formaciones Arenisca de Labor y Arenisca Tierna. Se estima que su área de influencia sea de unos 50 metros.

Esta falla se excavó en el túnel aproximadamente entre la abscisa K89+330 a K89+380

* Falla de Quininí

La Falla de Quininí ha sido ampliamente estudiada por la firma petrolera Petrobras quien ha desarrollado un campo denominado Guando. Este campo está localizado al sur del Túnel de Sumapaz a unos ocho kilómetros de distancia. Los pozos petroleros, de acuerdo a información, tienen una profundidad de unos 3300 pies, equivalentes a unos 1000 metros. El reservorio petrolero se ha formado por el cabalgamiento de la Falla de Quininí, de bajo ángulo de inclinación, originando así una trampa geológica.

Teniendo en cuenta el modelo geológico de este campo petrolero y los resultados de las investigaciones geológicas de campo realizadas para el túnel de Sumapaz se introdujeron algunas modificaciones respecto a la inclinación de la falla y su zona de influencia, además se analizó, diseñó y construyó una alternativa del túnel que contemplaba la construcción de una ventana de 207 metros de longitud con el objeto de tener dos frentes adicionales de excavación del túnel y poder acceder lo más cerca posible a la zona de influencia de la Falla de Quininí en donde se ha tenido un área de mayor fracturamiento de rocas con presencia de gas metano.

Esta Falla es de tipo inverso y pone en contacto las Formaciones Plaeners y Arenisca Dura con la Formación Villeta. Su bloque oriental sube con respecto al occidental. Su trazo se encuentra cubierto por un extenso depósito de coluvión y se estima que se localiza a unos 100m al occidente de la quebrada del sector de Serranías del Sumapaz y tendría una dirección aproximada de N 15° E. Se estima que el área de influencia es de unos 307 m de longitud sobre el túnel.

En cuanto a las rocas de la Formación Arenisca Dura, en el contacto con la falla, una brecha compuesta por fragmentos de lutitas y areniscas y unas areniscas fracturadas por efecto de la falla. Las brechas podrán tener unos 10 o 15 metros de espesor y la zona de influencia de roca fracturada de la Formación Arenisca Dura se ha calculado en unos 150 metros, incluida las brechas de falla. (K86+915 al K87+065 en el Túnel de Sumapaz).

* Falla de la Cascada

Durante el estudio detallado de la geología de la ventana se pudo establecer la posición de esta falla que presenta prácticamente un buzamiento sub-vertical, inclinándose en profundidad hacia el sur este. La zona de influencia se estima

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de unos 80 metros. Esta falla se excavó en el túnel aproximadamente en la abscisa K88+270 a K88+350 y en la ventana aproximadamente en la abscisa K0+000 a K0+070.

Otro problema importante que se suscitó fue la aparición de importantes cantidades o proporciones de gas metano por encima del 5% en el Frente Boquerón a partir de la abscisa K86+430, lo cual generó incertidumbre y la aplicación de medidas estrictas de restricción a ciertas actividades y de optimización en algunas otras como la ventilación, de acuerdo a los protocolos establecidos para situaciones de emergencia, los cuales tuvieron incidencia en el desarrollo normal de los ciclos de avance en excavación y soporte, y que requirieron de la inspección y control permanente por parte del personal de seguridad industrial.

Además, la aparición de volúmenes importantes de agua durante la excavación, particularmente en el Frente Boquerón, generó en algunas ocasiones la inundación del frente, limitando las actividades de construcción.

Características de construcción:

Se hizo un estudio de caracterización del macizo rocoso dependiendo de los diferentes tipos de roca, cobertura de cada formación geológica, propiedades mecánicas de los diferentes tipos de material, estabilidad de la excavación y formación de cuñas por discontinuidades. Se analizaron y estimaron las deformaciones de las rocas, se definieron los tipos de terreno y se definió el revestimiento.

Siguiendo los lineamientos modernos de perforación de túneles, se ha realizado el túnel utilizando los criterios del Nuevo Método Austriaco (N.A.T.M son sus siglas en inglés) desarrollado por Rabcewicz. Este método se caracteriza por:

- La aplicación de un revestimiento delgado, semi-rígido, colocado inmediatamente antes de que la roca pueda ser perjudicada por la descompresión.

- Este revestimiento (sostenimiento provisional) se diseña para alcanzar un equilibrio temporal durante el proceso constructivo, razón por la que éste, al estar sometido a esfuerzos importantes durante la construcción, debe ser descartado en las consideraciones del diseño definitivo.

- Este sostenimiento provisional, puede ser de cualquier material adecuado al propósito indicado, tal como arcos o cerchas metálicas, anclajes, bulones, concreto neumático o proyectado (con o sin fibra metálica), concreto prefabricado, paraguas, etc., utilizados individualmente o en combinación de dos o más de ellos en conjunto.

- La utilización de paraguas está contemplada en casos muy especiales donde la calidad de la roca sea extremadamente mala.

- El revestimiento definitivo no es necesario que éste inmediatamente próximo al frente de avance. Su instalación debe hacerse con las

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deformaciones del sostenimiento ya establecidas, a fin de minimizar en él los esfuerzos.

- Debe controlarse, en todo momento, el comportamiento de la roca y del sostenimiento, para comprobar su eficacia o necesidad de refuerzo, de ahí la provisión de elementos de evaluación y control.

Características del revestimiento:

Para la actividad de revestimiento del túnel se ha contado con la utilización de dos equipos de encofrado, uno de ellos avanzando desde el portal del lado de Melgar y el otro por el portal del lado de Boquerón. Se inició el hormigonado cuando se terminó la excavación y soporte primario del tramo Ventana-Melgar.

Estos dos carros de encofrado, se mueven hidráulicamente sobre rieles, y permiten hormigonar aproximadamente 12 a 20 metros lineales de túnel diariamente. El hormigón se coloca por bombeo desde mixers de premezclado y la vibración es directa al encofrado por medio de vibradores neumáticos incorporados.

Previamente, se realizan los trabajos de impermeabilización del túnel, cuya especificación señala una geomembrana termosoldada, para posteriormente completar todos los trabajos de acero de refuerzo, drenaje, hormigonado de la calzada y colocación de los elementos prefabricados.

El concreto de revestimiento convencional de f’c=21Mpa/28 días con un espesor de 35cm promedio para todos los tipos de terreno.

Características del pavimento:

El pavimento instalado a lo largo de toda la longitud del túnel fue pavimento rígido, con un espesor de placa de concreto de 30cm, pendiente longitudinal máxima de 4,16% (pendiente de la ventana) y promedio de 1,82% (pendiente del túnel); peralte máximo del 2% y pendiente por bombeo también del 2%.

La estructura del pavimento está concebida para la colocación de una subbase granular de 15cm de espesor y soportada sobre una subrasante natural (roca) en la mayoría de los tramos, o sobre un relleno seleccionado en los tramos donde hubo la necesidad de construir la sección con solera. En los tramos sin solera únicamente se colocó el espesor de concreto y subbase especificados en el diseño final del pavimento.

El pavimento lleva pasadores para las juntas de dilatación que son barras lisas, rectas y redondas, libres de irregularidades, cuyos extremos llevan caras lisas. Se les recubre en dos tercios de su longitud con aceite, grasa o con un producto adecuado, para evitar la adherencia de una de las losas que forman la junta. Los pasadores para las juntas de dilatación tienen en el extremo de cada barra una cápsula de longitud entre 50 y 100 mm, que contiene en el fondo un espacio relleno de material compresible, de ancho igual o mayor que el de material de relleno de la junta.

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Para las juntas longitudinales, se usan barras de anclaje con unas características tales que les permite desarrollar adherencia con el concreto, por lo tanto, están dotadas de ganchos o tienen la suficiente longitud para que se desarrolle dicha adherencia.

El material sellante, para la parte superior de las juntas, asegura la estanqueidad de las mismas y ser resistente a la agresiones exteriores, por lo cual, permanecerá unido a los bordes de las losas.

En general, el tratamiento superficial que se está empleando es el adecuado manejo y colocación de las juntas de construcción: juntas transversales de construcción, juntas inducidas, juntas aserradas, juntas transversales de construcción y juntas longitudinales.

En cuanto al afirmado, el proceso más importante, a parte de una colocación adecuada del concreto del pavimento, es la protección que se le debe dar a éste, ya que durante el tiempo de fraguado el concreto se debe proteger contra el lavado por aguas infiltradas, el viento y la humedad ambiente baja.

Durante el período de protección, que en general no es inferior a tres días a partir de la colocación del concreto, se prohibió todo tipo de circulación sobre él, excepto el necesario para el aserrado de las juntas, cuando se utilicen sierras metálicas. Además, el curado del concreto con agua o antisol, se realizó en todas las superficies libres, incluyendo los bordes de las losas, por un período no inferior a siete días.

Portal de entrada del Túnel en el sentido Girardot – Bogotá.

Vista interior del Túnel

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Nichos de auxilio, un nicho pequeño para los hidrantes y otro como nicho de S.O.S.

Vista del Portal del túnel del lado de Entrada en sentido Bogotá – Girardot.

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3 BIBLIOGRAFÍA

Ramírez, Oscar, Apuntes de Clase Geotecnia Básica, Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia, 2da Edición, 2002

Montejo Fonseca, Alfonso, Ingeniería de Pavimentos para Carreteras, Universidad Católica de Colombia, 2da Edición,1998

Información suministrada por la Supervisión Técnica del Túnel Guillermo León Valencia – CABG.

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informe final visita

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