LÍNEA DE ALTA VELOCIDAD MADRID-ZARAGOZA-BARCELONA-FRONTERA FRANCESA

Tramo: Lleida – Martorell Subtramo IV-b Refuerzo del revestimiento en los Túneles de Lilla, Camp Magré y Puig Cabrer (Tarragona)

TÚNELES DE MONTBLANC

CARACTERÍSTICAS GENERALES DE LOS TÚNELES DE MONTBLANC

Túnel vía doble

Longitud 3.046 m

DIÁMETRO INTERIOR

Camp Magré 13,0 m

Lilla 12,0 m

Puig Cabrer 14,0 m

DIÁMETRO DE EXCAVACIÓN

Camp Magré 14,52 m

Lilla 12,92/13,52 m

Puig Cabrer 15,52 m

MATERIAL EXCAVADO 101.063,97 m3

HORMIGÓN PROYECTADO EN SOSTENIMIENTOS 5.087,59 m3

ACERO AEH-500 EN BARRAS 27,5 millones de kg

HORMIGÓN HA-80 AUTOCOMPACTABLE

124.000 m3

HORMIGÓN EN RELLENO DE ARTESA HM-15

49.272 m3

TÚNELES DE CAMP MAGRÉ Y PUIG CABRER (FASE 2)

22.860.862,73 €

TÚNEL DE LILLA (FASE 1) 47.810.191,00 €

TOTAL 70.671.053,73 €

TÚNELES DE MONTBLANC

PRESUPUESTO

PLANO DE SITUACIÓN

II

IV B

VII B

VIII B

VI

III B

II B

IX A

LLEIDA

PERFIL GEOLÓGICO LONGITUDINAL

Los túneles de Camp Magré, Lilla y Puig Cabrer atraviesan, en toda o en parte de su longitud, formaciones de Margas y Argilitas yesíferas de la era terciaria, además de otras formaciones calizas muy competentes.

Se observan en estas formaciones de Argilita (denominación que se da a las arcillas extremadamente compactadas, en forma de roca) un alto contenido en sulfatos con diferentes grados de hidratación, desde la anhidrita en forma de gránulos dispersos o vetas de poco espesor hasta yeso completamente hidratado, rellenando las fisuras del macizo o en forma de pequeños cristales aciculares.

Argilita yesífera Argilita con vetas de yeso Anhidrita al 92%

ANTECEDENTES

Debido a los mecanismos de hinchamiento movilizados en el macizo se registraron levantamiento de la solera sobre su cota teórica de hasta 0,80 m en el túnel de Lilla y 0,54 m en Camp Magré. Con el fin de determinar las posibles causas de los fenómenos expansivos observados y acotar los valores de empuje que pudieran existir en el futuro, se han realizado numerosos ensayos de campo y laboratorio e instalado instrumentación en el túnel.

El objetivo perseguido al instrumentar el túnel era medir las presiones de empuje que podían llegar a alcanzarse en el macizo y la profundidad de la capa en la que se estuvieran produciendo los hinchamientos (capa activa).

Después de una campaña de lectura de valores que se prolongó desde diciembre de 2002 a junio de 2004, se han registrado presiones de empuje del terreno de hasta 450 t/m2 en solera y 250 t/m2 en bóveda.

La distribución de presiones registradas por la instrumentación, totalmente irregular a lo largo del túnel, llevó a la decisión de reforzar toda la longitud excavada en materiales potencialmente expansivos.

Finalmente, a la vista de las presiones registradas, se decide ejecutar una contrabóveda circular de canto variable desde 0,76 m en arranques de bóveda hasta 2,27 m en el punto inferior, y una bóveda circular de canto 0,46 ó 0,76 m, según el revestimiento existente. La forma circular de la pieza es la mejor a efectos de su capacidad resistente, además de ser la más adecuada para casos en los que no es posible saber “a priori” que zona se verá afectada por el hinchamiento.

Las formaciones atravesadas se han demostrado susceptibles de sufrir hinchamientos que, según los estudios realizados, se producen por el efecto combinado de tres mecanismos:

Presencia de minerales expansivos en la roca arcillosa (Argilita).

Transformación de la anhidrita en yeso por hidratación, lo que provoca un aumento del volumen de la anhidrita.

Fenómenos de recristalización del yeso. La circulación de agua a través del macizo, favorecida por la cavidad de la excavación y las fracturas provocadas por la misma, provocaría la disolución de la anhidrita en el interior del macizo y su precipitación en forma de neocristales en las zonas fracturadas próximas a la excavación, actuando como una cuña.

Cristales de yeso precipitado en fisura Yeso hidratado colmatando fisura

PROCESO CONSTRUCTIVO (DEMOLICIÓN Y EXCAVACIONES)

La ejecución se puede dividir en dos fases bien diferenciadas, la construcción de la contrabóveda circular y la construcción del revestimiento en bóveda.

La situación de partida para la construcción de la contrabóveda en los tres túneles ha sido una solera plana de hormigón armado, así pues la primera operación necesaria es la demolición de la misma de modo que pueda comenzarse la excavación.

Como paso previo a la excavación de la contrabóveda es necesario asegurar el apoyo de los revestimientos o sostenimientos preexistentes, de modo que no se vean afectados por las operaciones de excavación mientras éstas duren. Con ese objeto se han anclado al terreno dichos elementos mediante bulones, ejecutados en los hastiales.

Una vez asegurados los revestimientos, se comienzan las operaciones de excavación, siempre mediante martillo neumático o rozadora pese a la

dureza del material, con el fin de no provocar mayor fracturación en el macizo.

La excavación hasta sección circular se realiza en dos fases, con el objeto de minimizar la alteración de la roca que deberá estar en contacto con la contrabóveda. En la primera de ellas se pica y retira material hasta dejar una excavación en forma de artesa. De esta forma es posible realizar una parte de los trabajos sin descubrir los materiales que formarán el perfil de excavación definitivo, por tanto se evita su desecación y consiguiente alteración y se minimizan los cambios en su estado tensional.

Con el mínimo retraso respecto a la primera fase se procede a las operaciones de refinado del macizo hasta la sección circular definitiva. En estas operaciones se emplean martillos neumáticos y/o rozadoras, tratando de obtener el perfil adecuado con la mínima afección.

Inmediatamente después de concluido el refino se procede al sellado del tramo excavado mediante hormigón proyectado con fibras. Esta capa tiene la función de evitar cambios de humedad en el macizo, que podrían provocar alteraciones en la roca, además de sostener la excavación realizada.

PROCESO CONSTRUCTIVO (FERRALLADO)

La armadura a colocar en cada punto depende del túnel y dentro de cada uno de ellos, de las diferentes zonas. Todos los túneles están armados, tanto en trasdós como en intradós, con una capa de 8 redondos de 32 mm de diámetro por metro lineal de túnel, más una segunda capa en refuerzo de la anterior que oscila de 8 barras de 32 mm por metro en las contrabóvedas del túnel de Lilla a 2 barras del mismo diámetro por metro lineal en las contrabóvedas de Camp Magré y Puig Cabrer. A lo anterior se añade la armadura de cortante y la armadura longitudinal, lo que coloca la cuantía en torno a los 10.000 Kg de hierro por metro lineal de túnel.

El ferrallado de la sección se realiza en dos fases, en la primera de ellas se dispone la armadura de la contrabóveda sobre los fondos de excavación ya sellados, y en la segunda, que se realiza una vez se ha terminado el hormigonado de la contrabóveda, se pone la armadura de bóveda.

Se han empleado diferentes métodos para el montaje de las armaduras, adaptándose a los condicionantes propios de cada túnel.

Los armados de contrabóveda se han prefabricado en parque en módulos de 2,4 m de longitud. Éstas piezas se introducen y posicionan en el túnel mediante maquinaria especial, desarrollada específicamente para esta obra, y se apoyan dentro del túnel sobre rastreles replanteados, lo que asegura un perfecto posicionado.

Las armaduras de bóveda se han colocado de dos modos, en función de las circunstancias específicas de cada túnel. En el primero de los métodos la ferralla se prefabrica en parque a sección completa en módulos de 2,4 m de longitud. En el segundo se ferralla directamente en el interior del túnel, mediante carros diseñados específicamente para ese fin.

PROCESO CONSTRUCTIVO (HORMIGONES)

ESTUDIO PREVIO DE LOS HORMIGONES

Debido al valor de los esfuerzos que las piezas deben ser capaces de soportar y a las limitaciones que existían al espesor de los refuerzos, el hormigón a emplear se definió como de Alta Resistencia, con valores de 800 Kg/cm2 de resistencia característica.

Por otra parte la densidad de la armadura exige que el hormigón sea Autocompactable, esto es, capaz de rellenar los encofrados por su propio peso sin necesidad de vibrado y sin dejar huecos o coqueras en las zonas más densas de la armadura. Este hormigón tiene como propiedad que no sufre segregación alguna de sus componentes.

Previo al inicio de la obra y para conseguir una dosificación de referencia se contó con una serie de especialistas (Universidad Politécnica de Cataluña, Fabricantes de aditivos para hormigones), consiguiendo en laboratorio las características prescritas en el Pliego del Proyecto. En colaboración con la U.P.C. se han realizado estudios más profundos respecto a fisuración, retracción, curado, fraguado, características mecánicas y puesta en obra.

Todo lo anterior ha dado lugar a la redacción por la Universidad Politécnica de Cataluña de un Pliego específico para los hormigones autocompactables, en el que se recogen las características que deben reunir, los ensayos y valores de control, así como las prescripciones de ejecución a exigir.

HORMIGONADO DE LA OBRA

El hormigonado de la sección se realiza en tres fases. En la primera de ellas se hormigona la solera de la contrabóveda en módulos de 24 metros lineales. Una vez endurecida esta capa se hormigonan los hastiales laterales mediante carro porta-encofrados, en módulos de 12 m de longitud. Con esta fase termina el hormigonado de la contrabóveda, cuya artesa puede ser rellenada ya hasta la cota de la plataforma con hormigón HM-15 convencional.

El hormigonado de la bóveda ha requerido del empleo de carros porta-encofrados y encofrados reforzados de 12 m de longitud, capaces de resistir los empujes que un hormigón tan fluido produce, mucho mayores que los habituales en hormigones de revestimiento de túneles.

Cable conexión

SoporteBobina

Sensor de C.V.

AUSCULTACIÓN Y CONTROL DURANTE LA FASE DE EXPLOTACIÓN Se han instrumentado los túneles con el fin de controlar la evolución de las presiones del macizo y las tensiones en contrabóvedas y bóvedas construidas. La instrumentación consta de Células de Presión Total Radiales (CPTR) y Tangenciales (CPTT), las cuales permiten controlar la presión existente en el contacto sostenimiento-terreno. Extensímetros de Cuerda Vibrante (ECV) en el hormigón, en las caras comprimida y traccionada, que permitirán comprobar el estado tensional de las piezas armadas a partir de las deformaciones que éstas registran, así como extensómetros incrementales (EI) embutidos en perforaciones verticales, que permitirán conocer la profundidad en que se producen los hinchamientos y un valor de las presiones del terreno más allá de la zona de contacto.

Se han dispuesto estos aparatos agrupados en secciones de control, lo que permite un análisis más detallado de los fenómenos en curso y el contraste de la información obtenida.

En total se dispondrán 28 secciones de control en contrabóveda (4 en el túnel de Camp Magré, 21 en el túnel de Lilla y 3 en el túnel de Puig Cabrer) y cuatro secciones de control en bóveda (3 en el túnel de Lilla y 1 en el de Puig Cabrer), coincidiendo con secciones instrumentadas en contrabóveda.

Se ha establecido un plan de lecturas de instrumentación que está permitiendo, incluso antes de terminar los trabajos, conocer la evolución de la tensión en la estructura construida y el comportamiento del macizo.

SECCIÓN TIPO DE INSTRUMENTACIÓN

SECCIÓN TIPO DE INSTRUMENTACIÓN

INTEGRACIÓN AMBIENTAL PROTECCIÓN DE LA VEGETACIÓN

Las medidas tomadas en orden a la protección de las especies vegetales autóctonas son esquemáticamente la siguientes:

• Jalonado del perímetro de actividad de la obra, para que el movimiento de maquinaria se ciña a la superficie autorizada y se eviten alteraciones en la vegetación contigua.

• Control de la presencia de polvo sobre las plantas mediante riegos periódicos sobre las áreas afectadas.

• Reducción o supresión de riesgos para las comunidades vegetales, evitando afectarlas con: acopios de materiales, colocación de clavos, alambres, clavijas, cables, etc en árboles o arbustos, encendido de fuegos y derrame de aceites, combustibles y productos químicos.

PROTECCIÓN DE LA FAUNA

Las principales medidas correctoras del impacto que podrían causar los trabajos de construcción sobre el habitat natural son y permiten:

• Evitar la posible destrucción de hábitats mediante el jalonamiento de las zonas afectadas y el control de las emisiones de polvo, contaminantes y ruido.

• Protección contra la erosión en los sistemas de desagüe mediante soleras de hormigón.

• Reducción de la luminosidad nocturna generada por la obra.

PROTECCIÓN DEL SISTEMA HIDROLÓGICO E HIDROGEOLÓGICO

Las medidas correctoras más importantes para evitar la alteración de la calidad de las aguas por un eventual aumento de la turbidez o por un vertido accidental de productos contaminantes son:

• Plan de emergencia para los vertidos.

• Eliminación de los huecos y depresiones del terreno que puedan retener y encharcar agua de escorrentía.

• Depuración de las aguas residuales de las zonas de oficinas y vestuarios.

• Vigilancia de los movimientos de tierras y de todas aquellas operaciones que puedan disminuir la calidad de las aguas o alterar su flujo natural.

• Tratamiento de las aguas procedentes del túnel.

• Colocación de cunetas de guarda en las zonas de instalaciones auxiliares de obra para evacuar las escorrentías provenientes de aguas arriba.

• Colocación de cunetas de desagüe en la parte inferior de las zonas de instalaciones auxiliares de obra para evacuar las aguas generadas en las mismas y conducirlas hasta arquetas de retención de grasas y balsas de decantación.

• Separación de residuos y clasificación de los mismos.

• Vigilancia para que ninguna zona de recarga de acuíferos se vea afectada.

• Correcta ubicación de instalaciones auxiliares para que no afecten a caudales subterráneos.

PROTECCIÓN ATMOSFÉRICA Y ACÚSTICA

Las medidas principales para reducir las emisiones de polvo y gases son: humidificación de los áridos almacenados, riego de caminos de obra y cubrimiento de los materiales trasportados en camiones y utilización de captadores de polvo en perforadoras y retirada de los detritus.

INTEGRACIÓN DE VERTEDEROS

En la obra se ha utilizado los vertederos correspondientes a los subtramos IV-b y V de plataforma. El proyecto contempla la integración ambiental de todos ellos, habiéndose completado ésta y sus correspondientes plantaciones en los vertederos sur del túnel de Camp Magré, Norte de Puig Cabrer y parcialmente en el vertedero de Granja Vila. En su restauración se ha mantenido la geomorfología propia de las zonas circundantes. En cuanto a la selección de especies se han preferido las autóctonas porque aseguran el éxito de la plantaciones, restauran de modo natural la vegetación preexistente y enriquecen los ecosistemas.

VIGILANCIA AMBIENTAL

Se ha pretendido con este programa controlar la correcta ejecución de las medidas previstas, su eficacia y la calidad de los materiales, detectar y corregir impactos no previstos, elaborar informes periódicos sobre los resultados de la vigilancia y el cumplimiento de las medidas previstas en la DIA y finalmente, formular indicadores para cuantificar el seguimiento de las medidas previstas y sus resultados.

SEGURIDAD DURANTE LA CONSTRUCCIÓN Desde su comienzo la obra cuenta con Planes de Seguridad y Salud y de Autoprotección y Emergencia.

MEDIDAS PREVENTIVAS GENERALES

• Equipo de formación e información sobre el trabajo en túneles para el personal.

• Señalización especial en todos los puntos importantes de la obra.

• Plan específico de Seguridad y Salud realizado por las empresas constructoras, aprobado por la Administración Pública y desarrollado por los responsables de las distintas áreas de trabajo, coordinados por un Jefe de Seguridad y Salud en Obra.

• Servicio médico, botiquines, instalaciones de primeros auxilios.

MEDIDAS PREVENTIVAS DE CARÁCTER TÉCNICO

Los lugares de trabajo incluyen todas las medidas de seguridad habituales en este tipo de obras, como las referentes a plantas de hormigón, equipos de excavación y transporte, instalaciones eléctricas de baja y media tensión, de agua, de aire comprimido, etc, etc, destacando las siguientes:

• Equipos de absorción y eliminación de polvo.

• Protección eléctrica con disyuntores, interruptores de urgencia y tomas de tierra.

• Depuración de aguas mediante balsas, decantadores, separadores de grasas, y depósitos de tratamiento físico-químico.

En el marco de esta inquietud por la protección, en el caso de incorporarse algún proceso o procedimiento nuevo de trabajo, éste es sometido a la elaboración de las correspondientes y particulares normas de seguridad.

Las medidas específicas más destacadas son:

• Controladores de tráfico en todas las zonas de movimiento o trabajo de maquinaria.

• Protección contra caída en altura en carros de contrabóveda, bóveda y ferralla.

• Señales luminosas y acústicas en toda la maquinaria de obra.

• Protecciones especiales para el trabajo con grúas en parque de ferralla.

• Ventilación y riegos en los túneles para evitar el polvo en suspensión y las acumulaciones de gases.

• Iluminación en los túneles.

TÚNELES DE MONTBLANC

TÚNEL DE LILLA TÚNELES DE CAMP MAGRÉ Y PUIG CABRER

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Asistencia Técnica

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