Drenaje en Tuneles, metodos de drenaje en tuneles

DRENAJE EN TUNELES

CONTENIDO

1. INTRODUCCIÓN 2. VISIÓN GLOBAL DEL DRENAJE DE TÚNELES 3. ESTUDIO DEL DRENAJE DEL TÚNEL DURANTE EL PROYECTO 4. ESTUDIOS GEOLÓGICO, GEOTÉCNICO E HIDROGEOLÓGICO DEL TÚNEl 4.1.-Estimación de caudales de agua infiltrada en los túneles 4.1.1.- Método de Hvorslev 4.1.2.- Método de Goodman 4.1.3.- Método de Heuer 5. CONSIDERACION DEL EFECTO DE LOS TUNELES EN LA HIDROGEOLOGIA DEL MACIZO 5.1.- terreno duro 5.2.- terreno quebradizo 5.3.- terrenos blandos 6. IMPERMEABILIZACION 6.1.- vía seca 6.2.- vía semihúmeda 7. INFLUENCIA DEL AGUA 8. IMPERMEABILIZACIÓN Y DRENAJE 9. REFLEXIONES CON RELACIÓN AL MÉTODO CONSTRUCTIVO 10. CONSIDERACIONES PRÁCTICAS RELACIONADOS CON EL DRENAJE Y SUS IMPLICANCIAS CONSTRUCTIVAS 10.1.- trazado 10.2.- dispositivos para impermeabilización y drenaje 11. MATERIALES PARA LA IMPERMEABILIZACIÓN PRINCIPAL 11.1.-Geotextil 11.2.- Lámina de impermeabilización 11.3.- Drenes laterales 12. REQUISITOS A TENER EN CUENTA EN UN PROYECTO 13. DRENAJE INTEGRAL DEL TÚNEL 14.

SISTEMA DE DRENAJE EN TUNELES

14.1- Introducción 14.2.- LANZAS DE VACIO AT - TUBESPILE 14.2.1.14.2.3.14.2.4.14.2.5.14.2.6.14.2.7.14.2.8.-

Introducción Principales ventajas Descripción del sistema Componentes del sistema Características técnicas Procedimiento de instalación Accesorios

14.3.- SISTEMA DE DRENAJE AT 14.3.1.-Introducción 14.3.2.- Campos de aplicación 14.3.3.- Principales ventajas 14.3.4.- Descripción del sistema 14.3.5.- Componentes del sistema 14.3.6.- Sistema de Drenaje AT listo para usar 14.3.7.- Características técnic 14.3.8.- Procedimiento de instalación 14.3.9.- Accesorios 15. 16. 17.

DRENAJE EN TÚNELES. ERRORES HABITUALES. CONCLUSIONES BIBLIOGRAFÍA

1. INTRODUCCIÓN

El drenaje de los túneles es un concepto complejo por la cantidad de factores que pueden verse implicados en el mismo y los distintos puntos de vista desde los que puede ser contemplado. En sentido estricto podría comprender sólo las medidas que tienen por objeto canalizar y conducir las aguas que pueden afectar al túnel. Pero en cuanto se analiza, siquiera sea someramente el tema, se advierte que las implicaciones de tipo constructivo y medioambiental son numerosas e importantes y no pueden ser ignoradas. Por una parte, hay que tener en cuenta el período de la vida útil del túnel que se considere, es decir, el proyecto, la construcción o la explotación, ya que en cada uno de ellos las circunstancias en cuanto a la acción del agua son distintas, pero es necesario prever en cada etapa lo que puede suceder en las siguientes. Por otra parte, la construcción del túnel puede afectar a un cierto espacio desde el punto de vista hidráulico, ya sea en la superficie o entre esta y el túnel, y ello puede dar lugar a una serie de alteraciones en el entorno o producir problemas en el propio túnel, que hay que tener en cuenta. Aparte de la doble dimensión espacial-temporal indicada anteriormente, hay otras variables que pueden influir también en el drenaje del túnel, como son la funcionalidad o uso al que vaya destinado el túnel y el método constructivo utilizado. Se confirma así la multiplicidad de factores involucrados en el tema, y en los apartados siguientes se pretende dar una visión sintética de los problemas que se plantean al respecto y del tratamiento que actualmente se suele dar a los mismos.

2. VISIÓN GLOBAL DEL DRENAJE DE TÚNELES Una vez esbozados en el apartado anterior, los posibles aspectos que pueden estar relacionados con el drenaje de un túnel, con objeto de

concretarlos, se presenta en la Tabla 1 una ordenación de los mismos en ese doble aspecto temporal-espacial. La serie de factores relacionados con el drenaje recogidos en la Tabla 1 no pretende ser exhaustiva, pues, dependiendo de la funcionalidad del túnel o de las características del terreno en el que se construye, puede haber otros múltiples aspectos, pero al menos en los túneles viarios suelen ser los más frecuentemente encontrados.

ESPACIO ETAPA PROYECTO

SUPERFICIE

ESPACIO ENTRE TÚNEL Y LA SUPERFICIE

ESPACIO INTERIOR AL TÚNEL

- Estudio de asientos (relacionados Estudio hidrogeológico - Estudio de los dispositivos de con el drenaje por abatimiento Posible afección a los acuíferos impermeabilización y drenaje del nivel freático) Posible contaminación del terreno de las aguas del terreno o de - Posible afección a edificaciones, o de los acuíferos vertidos accidentales de otras conducciones, instalaciones o sustancias infraestructuras - Posible afección a masas de agua (corrientes fluviales, espacios recreativos, etc) CONSTRUCCIÓ - Seguimiento y control de Confirmación de las previsiones - Medidas para minimizar la N corrientes de agua del Proyecto (control de afección a los trabajos durante superficiales caudales infiltrados, la obra - Posibles medidas correctoras seguimiento de la Adopción de elementos de contempladas o no en el auscultación) drenaje, previstos o no en el Proyecto (inyecciones, jet- En su caso, posibilidad de Proyecto grouting, etc) nuevas medidas de drenaje y - Seguimiento del control de reestudio de afección a los asientos, edificaciones o acuíferos servicios (relacionado con el EXPLOTACIÓN abatimiento en del su nivel freático) - Seguimiento, caso, de los Control y mantenimiento de las - Mantenimiento de todos los movimientos permanentes del medidas de drenaje e dispositivos de drenaje terreno impermeabilización - Mantenimiento de los dispositivos - Eventualmente obras de refuerzo Eventuales obras de reparación de almacenamiento y o reparación de las mismas tratamiento de los vertidos accidentales

Tabla 1. Relación espacio-temporal del agua con el túnel

En los siguientes apartados se desarrolla el estudio del drenaje de los túneles, de acuerdo con las etapas de su ejecución en el tiempo, es decir, Proyecto, Construcción y Explotación, haciendo hincapié en los aspectos que suelen ser predominantes en cada una de ellas, si bien todas las etapas están condicionadas por las precedentes. 3. ESTUDIO DEL DRENAJE DEL TÚNEL DURANTE EL PROYECTO

De manera breve se podría afirmar que el estudio del drenaje del túnel en el Proyecto se basa en el estudio hidrogeológico del mismo. Hay dos factores que es necesario tener en cuenta en el estudio del drenaje del túnel: 1)

La estrecha conexión entre los aspectos geológicos, geotécnicos e hidrogeológicos.

2)

La compleja relación en el aspecto hidráulico del túnel con el terreno en el que se excava.

En cuanto a la primera cuestión, está claro que los accidentes geológicos están estrechamente relacionados con la posible afluencia de agua hacia el túnel. También es evidente que uno de los objetivos más importantes de la investigación geotécnica se dirige al estudio de la permeabilidad de las formaciones afectadas por el túnel, aparte de los propios accidentes geológicos. Es, por tanto, evidente la relación entre los lados del triángulo geología-geotecnia-hidrogeología y, por tanto, es necesario realizar el estudio conjunto de los mismos, de manera equilibrada. En cuanto a la segunda cuestión, hay que tener en cuenta que el túnel actúa como dren que puede captar las aguas de los terrenos que atraviesa y, asimismo, puede conectar unos acuíferos con otros o aportar, debido a los vertidos que se produzcan dentro del túnel, agua u otros líquidos al terreno. Esto puede dar lugar a problemas, tanto durante la construcción como en la explotación, y no sólo dentro del túnel sino en el entorno. De ahí que sea necesario un estudio riguroso de toda esta problemática al proyectar el túnel. Se estudian a continuación con más detalle ambas cuestiones.

4. ESTUDIOS GEOLÓGICO, GEOTÉCNICO E HIDROGEOLÓGICO DEL TÚNEL Es conveniente la planificación conjunta de estos estudios por la estrecha relación entre ellos. Así, desde el comienzo del estudio geológico se debe prestar atención a los aspectos hidrogeológicos que van a condicionar los caudales interceptados por el túnel. La cartografía geológica debe de recoger con detalle la presencia de pliegues, fallas, diques y contactos entre formaciones de diferente permeabilidad, etc, y analizar las consecuencias de los mismos, no sólo desde el punto de vista geomecánico, sino también hidráulico. Así, en el estudio geológico, hay que prestar una atención especial a aspectos como los siguientes:

o La litología, estratigrafía y accidentes geológicos (sobre todo pliegues y fallas) de las formaciones rocosas afectadas por el túnel, dado que son factores que influyen de manera decisiva sobre los caudales captados por el mismo. o La fracturación, dado que en las rocas ígneas y metamórficas con poco grado de alteración la mayor parte de los caudales llegan a través de dichas fracturas y la permeabilidad medida en la dirección del buzamiento es también muy superior a la media del macizo. En cuanto a las rocas sedimentarias carbonatadas, la permeabilidad primaria, es decir, la que se produce a través de la roca matriz, es casi siempre despreciable frente a la secundaria, debida a los fenómenos de fracturación y disolución. o En todas las formaciones, los pliegues y fallas son zonas de debilidad que pueden aportar caudales localizados. En los primeros, los sinclinales suelen ser problemáticos al atreverse posibles puntos bajos de estratos apoyados en otros más impermeables y, en cuanto a las fallas, son los accidentes potencialmente más peligrosos. Por una parte, actúan como barreras hidráulicas al poner en contacto estratos permeables con otros impermeables, pudiendo dar lugar a fuertes diferencias piezométricas localizadas y, por otra parte, el plano de falla puede actuar como conductor si se trata de una brecha o como interceptor si se trata de una milonita.

o El estudio simultáneo de las características litológicas y estructurales de las formaciones y el del emplazamiento y caudal de los manantiales existentes puede dar datos hidrogeológicos interesantes. Por ejemplo, si en las laderas de una montaña o de un valle aparecen varios manantiales de poco caudal, suelen indicar la presencia a poca profundidad de materiales poco permeables y la existencia de un nivel freático somero. Por el contrario, si aparecen manantiales de mayor volumen en el fondo del valle, normalmente será indicio de que el agua recogida por la ladera percola verticalmente a través de rocas permeables, dando lugar a un nivel freático más profundo. Por tanto, según la posición del túnel y la permeabilidad de las formaciones que atraviesa, podrá interceptar o no a los acuíferos y captar aguas de los mismos. o Formaciones especialmente conflictivas son las susceptibles de sufrir fenómenos de disolución, como son los terrenos calcáreos o los yesíferos. En el caso de las calizas, aparte de los problemas inherentes a la carstificación, está el de ser acuíferos potenciales, especialmente en el contacto con formaciones impermeables. En el caso de los yesos, aparte de los fenómenos de disolución, hay que tener presente su capacidad de generar aguas agresivas para los hormigones o morteros utilizados en el túnel. o Formaciones potencialmente expansivas, como determinados tipos de arcillas o las anhidritas. También hay otros aspectos del estudio geológico, como la geomorfología, estrechamente relacionados con el estudio hidrogeológico, dado que el relieve y las características geológicas de las formaciones condicionan a la escorrentía y a la infiltración y, por tanto, la posibilidad de recarga de los acuíferos. De manera análoga, la investigación geotécnica debe estar conectada con el estudio geológico y el hidrogeológico. Con los sondeos y la geofísica se trata de resolver las incógnitas de tipo geológico, como las anteriormente tratadas y, además, hay ensayos específicos en los sondeos para determinar la permeabilidad de las formaciones, como son los del tipo Lefranc y Lugeon, el primero en materiales del tipo suelo y el segundo en formaciones rocosas. En túneles es, por tanto, más frecuente el ensayo Lugeon, consistente en la medida de los caudales admitidos en cada tramo del sondeo en función de la

presión aplicada, de la que se deduce un valor aproximado de la permeabilidad de cada una de las formaciones afectadas por el túnel. Una vez finalizados los sondeos se deben colocar tubos ranurados para seguir posteriormente la evolución de los niveles de agua. Eventualmente, puede ser necesaria la colocación de tubos ranurados sólo a determinadas profundidades o colocar varios tubos en los sondeos para tratar de determinar la presencia de niveles freáticos colgados. Paralelamente, se debe hacer un seguimiento de las fuentes, manantiales, pozos o puntos de afluencia de agua y seguir durante toda la campaña geotécnica su evolución, así como la de los niveles de agua en los sondeos, comprobando también su relación con las precipitaciones. En función de la importancia y geometría del túnel (sección, longitud) y las características geológicas del terreno, podría ser necesaria la ejecución de ensayos de bombeo, lo que requiere la ejecución de pozos y sondeos cercanos para medir en ellos el abatimiento del nivel freático. Generalmente, no suele hacerse este tipo de ensayos en obras civiles, tanto por su coste como por el plazo de ejecución de los mismos y de los ensayos correspondientes, aunque pueden estar justificados en casos especiales (afección a acuíferos o servicios importantes, paso bajo zonas habitadas, etc). En cuanto al estudio hidrogeológico, su objetivo final en el caso de un túnel es evaluar los caudales que van a afluir al túnel y las presiones hidráulicas que se van a generar sobre su revestimiento. Ambos dependen de la permeabilidad del medio en el que se excava el túnel y del propio revestimiento y su cálculo se puede abordar, o bien por formulaciones de tipo analítico, como las de Goodman o Heuer, o bien mediante un modelo más sofisticado, recurriendo a modelos numéricos de flujo. Por ejemplo, la fórmula de Goodman permite calcular el caudal infiltrado en cada tramo del túnel en función del coeficiente de permeabilidad, el coeficiente de almacenamiento, la altura piezométrica, la longitud del tramo y el avance medio de la excavación.

4.1.-ESTIMACIÓN DE CAUDALES DE AGUA INFILTRADA EN LOS TÚNELES Existen múltiples métodos para calcular estos caudales de infiltración en obras hidráulicas como túneles. Las metodologías mas comunes para hacer este calculo son las de Hvorslev, Goodman y Heuer. 4.1.1.- Método de Hvorslev Este método considera al túnel de gran diámetro y de sondeo largo. Se divide el túnel en tramos iguales considerándolo como un pozo drenante (túnel sin revestir) y se calcula el flujo de agua infiltrada para un instante cualquiera en cada tramo. El flujo de agua F en función de la longitud L y el diámetro D se calcula como:

4.1.2.- Método de Goodman Este método calcula el caudal infiltrado por unidad de longitud del túnel según se excava. Tiene en cuenta el efecto de drenaje del túnel y considera cargas constantes o variables a lo largo del túnel y tiene en cuenta la permeabilidad especifica del suelo k. El caudal de infiltración se calcula como:

Dónde: Q = Caudal por unidad de longitud (m3/m).

k = Constante de permeabilidad (m/s). H = Altura piezométrica (m). S = Producción específica (aproximadamente toma el valor de 0.05). c = Factor de penetración (adimensional). t = Tiempo (días).

4.1.3.- Método de Heuer La mayoría de proyectos subterráneos de túneles atraviesan por macizos rocosos, la infiltración en estos casos ocurre por las discontinuidades y grietas de la roca. Se debe estimar dos condiciones fundamentales, la primera es el flujo inicial en el frente qh y el flujo de régimen permanente qs y se pueden calcular como:

qs = Fs k H Dónde: Fs = Es una función de las condiciones limites.

(Recarga vertical, infiltración por encima del túnel).

(Caso de flujo radial). K = Permeabilidad del macizo rocoso. H = Altura del agua del nivel freático. Ro = Radio de la influencia.

z = Espesor del macizo rocoso situado por encima del túnel. r = Radio del túnel.

qh = Fh qs Dónde: Fh: es un coeficiente entre 1 y 5. Los valores de permeabilidad k son muy variables van de 10 -6 cm/s en roca intacta, a 10-2 en roca fracturada. Respecto a los modelos numéricos de flujo, a continuación se describe brevemente el MODFLOW, modelo en diferencias finitas que permite calcular el caudal de entrada de agua al túnel, así como las presiones hidrostáticas que soportarán sus paredes. El modelo se desarrolla en dos fases que se resumen seguidamente. •

•

En la primera fase, se simula el régimen hidráulico natural del entorno del túnel previamente a su construcción. El objeto de esta primera fase es la calibración de los parámetros hidráulicos del modelo en régimen permanente y la estimación de las presiones hidrostáticas a lo largo de la traza del túnel. Para ello, se discretiza el perfil del terreno correspondiente a la traza del túnel en celdas y se asignan unos valores iniciales a los parámetros hidráulicos. Sobre este perfil se estima la posición del nivel freático en función de los datos disponibles (es decir, datos de los sondeos, manantiales o puntos de aguas, etc). Este nivel se supone estable en esta primera fase.El proceso de calibración consiste en ir modificando los valores de la permeabilidad, hasta que las tasas de recarga proporcionados por el modelo estén próximos al valor de recarga estimado por los balances hídricos realizados. El rango admisible para la variación del valor de la permeabilidad se define a partir de los resultados de los ensayos Lugeon en los sondeos realizados en la zona. En una segunda fase, y una vez calibrado el modelo en régimen natural, se realiza el cálculo del caudal de agua que entra en el

túnel en régimen permanente y en régimen transitorio. Para ello, se considera el túnel en el modelo como un dren que no presenta resistencia al flujo de agua. El medio simulado y los niveles de agua utilizados son los mismos que en la fase anterior. La aproximación realizada en régimen permanente no es del todo realista, ya que no tiene en cuenta el caudal aportado por el almacenamiento del acuífero. Además, una vez que el drenaje se inicia, el nivel freático comenzará a descender, por lo que los caudales también disminuirán progresivamente en el tiempo. Este descenso se producirá hasta alcanzar el sistema una nueva situación de equilibrio entre la recarga y los caudales drenados por el túnel (equilibrio en régimen transitorio). El tiempo en el que este equilibrio se alcance dependerá del coeficiente de almacenamiento, además de la permeabilidad, que ha sido calibrada en régimen permanente. Para el cálculo del caudal drenado por el túnel en régimen transitorio, se utiliza un valor teórico del coeficiente de almacenamiento en función de los materiales que constituyen la zona de estudio, pudiéndose realizar un análisis de la sensibilidad del caudal respecto al valor del citado parámetro. También se obtiene una estimación de la variación de la tasa de drenaje del túnel cuando éste no está construido en su totalidad.

Respecto a la metodología a seguir en el estudio hidrogeológico, hay que señalar la necesidad de que, antes de nada, sea coherente con los objetivos pretendidos y con los medios de que se disponga. En cuanto a los objetivos, fundamentalmente son dos, afección a los acuíferos y caudales infiltrados en el túnel. Respecto a los medios, número de sondeos y ensayos Lugeon o ensayos de bombeo que se vayan a realizar. Respecto a los objetivos, es necesario admitir el alto grado de incertidumbre que suele acompañar a la predicción de los caudales infiltrados y ello por diversos motivos: 

Dificultad para que los sondeos o pozos verticales reproduzcan a efectos hidráulicos la orientación horizontal del túnel.





Dificultad de predecir la influencia de las juntas o fallas en el túnel a partir de su influencia en los sondeos (por ejemplo, si se trata de juntas verticales, pueden no ser interceptadas en los sondeos). Problemas para determinar la posición real del nivel freático (puede haber niveles freáticos colgados, separados por estratos de menor permeabilidad que pueden romper la transmisión vertical de presiones o no).

Teniendo en cuenta estas limitaciones y en función del objetivo buscado, debe elegirse, en consecuencia, el método operativo a seguir. Es decir, si lo que se trata es solamente ver de qué manera pueden verse afectadas las reservas de los acuíferos afectados por el túnel, es probable que un cálculo aproximado y del lado de la seguridad, mediante las expresiones analíticas antes citadas, pueda ser suficiente. Pero si se quiere tener un cálculo lo más preciso posible de los caudales esperables a lo largo del túnel y se dispone de una investigación geotécnica e hidrogeológica bastante precisa, puede estar justificado el utilizar herramientas tales como distribuciones de tipo estadístico para la atribución de la permeabilidad a las distintas formaciones y un modelo numérico de flujo como el anteriormente señalado. Los estudios geológicos, geotécnicos e hidrogeológicos son fundamentales para el proyecto del túnel pero también deben ser tenidos en cuenta durante la construcción y la explotación, como se indica en los siguientes apartados. Por último, el estudio de los dispositivos a disponer para la recogida y evacuación de los vertidos accidentales se hará en el proyecto pero su influencia se dejará notar sobre todo durante la explotación.

5. CONSIDERACION DEL EFECTO DE LOS TUNELES EN LA HIDROGEOLOGIA DEL MACIZO Estudios Hidrogeológicos establecen los siguientes criterios de obligado cumplimiento en el proyecto de obras subterráneas para el transporte terrestre necesarios para conseguir conocer de una manera suficiente las etapas de construcción o explotación, las siguientes facetas:



Establecimiento de la situación de los niveles freáticos, y eventual variación estacional.



Existencia de fuentes, manantiales, captaciones de agua, etc, que puedan influir en el túnel, o ser influidos por este.



Permeabilidad o transmisividad de los diferentes terrenos que pudieran ejercer su influjo en los aportes de agua al túnel durante la vida de la obra.



Factores que influyen en impermeabilización del túnel.



Influjo del eventual drenaje del túnel en la posible variación de las condiciones hidráulicas de los niveles freáticos, afloramientos o aprovechamientos.



Posibilidad de que el túnel suponga una barrera total o parcial a las corrientes subálveas naturales y la correspondiente variación de las circunstancias.

la

elección

del

drenaje

o

Influencia del terreno y del sistema constructivo Los sistemas de impermeabilización podrán variar en función del tipo de terreno, ya que estarán directamente relacionados con el método de excavación empleado, y también con el tipo de sostenimiento sobre el que se va a instalar el sistema. La importancia del terreno es decisiva para la construcción de un túnel, por un lado en el sistema de construcción y por otro en el tipo de revestimiento utilizado. Con respecto al sistema de impermeabilización se pueden distinguir tres tipos de terreno,   

Terreno duro Terreno quebradizo Terreno blando

5.1.- TERRENO DURO se utilizan procedimientos de excavación en grandes bloques y dada la naturaleza del terreno el túnel es estable (por cierto tiempo) no siendo necesario un sostenimiento previo. En estos

casos no hace falta la utilización de revestimientos que soporten el terreno y establezcan un equilibrio, basta con eliminar irregularidades y rellenar fisuras mediante hormigón proyectado, y aplicar después el sistema de impermeabilización sobre esta superficie ondulada y rugosa. Por último se revestirá con hormigón encofrado o proyectado si es necesario formar la estructura de soporte del túnel, teniendo en cuenta la presión del terreno e incluso del agua.

5.2.- TERRENO QUEBRADIZO No se puede construir el túnel a sección completa, es preciso hacerlo por etapas sucesivas dando lugar a varios tipos de avance (nuevo método Austriaco, Belga, Inglés, etc.) siendo preciso la realización de un sostenimiento previo en cada fase que garantice la seguridad del túnel y por lo tanto del avance (cerchas, hormigón proyectado, bulones, etc.). Es sobre este soporte y antes del revestimiento estructural, donde se realizará la impermeabilización.

5.3.- TERRENOS BLANDOS En este tipo de casos (plásticos) el túnel tiene que estar construido en el espacio creado por la máquina tuneladora (T.B.M.) y por tanto es preciso que la construcción del soporte se efectúe enseguida en dicho espacio. En este tipo de terreno existen dos formas de conseguir la estanqueidad. Sellado de juntas entre dovelas, o un sistema de impermeabilización de superficies de dichas dovelas (en el caso de dovelas reticulares o metálicas, es necesario primero igualar la superficie como soporte del sistema de impermeabilización). Cuando la unión entre dovelas y la impermeabilización no sea suficiente para soportar la presión del agua, es necesario construir un revestimiento interior con hormigón encofrado. Una vez definidos los procedimientos de impermeabilización, según la Influencia del terreno, será importante resaltar la

determinación de consecuencias para la elección del material de impermeabilización. Con revestimientos rígidos solo se necesita un material de flexibilidad muy pequeña sin embargo con revestimientos flexibles (dovelas) solo se puede utilizar materiales con un alto grado de elasticidad.

6. IMPERMEABILIZACION Se efectuará en toda la superficie a tratar, un tratamiento impermeable a base de hormigón proyectado polimérico, de 4 cm. de espesor mínimo, previa limpieza de soporte existente. Como información del procedimiento de aplicación del Hormigón Proyectado, se contempla a continuación su tecnología: Sistemas de proyección

Para la proyección diferenciados:

del

sistema

existen

2

procedimientos

 Vía seca  Vía semihúmeda 6.1.- VÍA SECA Procedimiento mediante el cual todos los componentes del mortero u hormigón proyectado son previamente mezclados, a excepción del agua que es incorporada en la boquilla de salida antes de la proyección de la mezcla. El transporte de la mezcla sin agua se realiza a través de mangueras especiales de forma neumática (flujo diluido) desde la máquina hasta la boquilla de proyección. El cemento y los áridos deben estar mezclados adecuadamente hasta conseguir una perfecta homogeneidad en proporciones variables. Lo normal es utilizar un cemento Portland, aunque a menudo se emplean cementos especiales, junto con diferentes clases de áridos (artificiales ó naturales, de río o de machaqueo) Dicha mezcla de emento/áridos en seco se introduce en un alimentador, entrando en la manguera de transporte mediante una rueda ó distribuidor (rotor). La mezcla es transportada mediante aire a presión hasta una boquilla o pistola especial. Esta boquilla va equipada con un distribuidor múltiple perforado, a través del cual se pulveriza agua a presión que se mezcla con el conjunto cemento/áridos. La mezcla ya húmeda se proyecta desde la boquilla sobre la superficie que debe gunitarse. En este sistema, la adición de los aditivos acelerantes fraguado en polvo se realizará sobre la tolva de alimentación la máquina gunitadora, mientras que en el caso de empleo aditivo acelerante líquido este se dosificará mediante dosificador de aditivos apropiado, añadiéndose a la mezcla hormigón unos 4 ó 5 m. antes de la boquilla de proyección.

de de de un de

6.2.- VÍA SEMIHÚMEDA Procedimiento mediante el cual todos los componentes del mortero u hormigón proyectado son previamente mezclados, a

excepción de una parte del agua que es incorporada a 4-5 metros de la boquilla especial de salida antes de la proyección de la mezcla. Se utilizan áridos hasta con el 8 % de humedad, bien debido a su procedencia o añadiéndole dicha agua en planta. El transporte de la mezcla se realiza a través de mangueras especiales de forma neumática (flujo diluido) desde la máquina hasta la boquilla de proyección. El sistema de hormigón proyectado por vía semihúmeda es idéntico en sus primeras fases a la vía seca, difiriendo únicamente de él, en que se utilizan áridos con humedades de hasta el 8 %, bien debido a su procedencia o a una adición de agua en la mezcladora y que a una distancia aproximadamente de 4-5 m. de la boquilla de proyección se efectúa la adición complementaria del agua, mejorándose así las propiedades de la mezcla al llegar a la boquilla, de la que saldrá el mortero u hormigón proyectado. Otra de las ventajas de este sistema es que evita el polvo resultante de la proyección, así como la pérdida de cemento en la mezcla al salir de la boquilla especialmente diseñada para éste sistema. También se puede considerar que el agua añadida se incorpora perfectamente durante esos 4-5 m a la mezcla, haciéndola más homogénea y lo que es más importante, que la relación agua/cemento sea adecuada, permitiendo una homogeneidad de resultados no superior al 10 %.

7. INFLUENCIA DEL AGUA Los sistemas de impermeabilización también pueden variar en función del tipo y calidad del agua. Pueden distinguirse tres tipos de impermeabilización dependiendo del tipo de agua contenida en el macizo donde se excava:   

Impermeabilización en franja capilar, mediante sellado de poros. Impermeabilización en zonas de saturación, será flexible y resistente a la presión; evacuando el agua hacia los drenajes longitudinales. Impermeabilización en agua subterránea, será flexible, resistente a la presión y cerrada; englobando toda la sección para evitar filtraciones por presión en la contrabóveda.

Será necesario analizar las condiciones físicas y químicas del agua, para garantizar que no deterioran el sistema de impermeabilización.

8. IMPERMEABILIZACIÓN Y DRENAJE

Se tratará ahora sobre la manera de afrontar la acción del agua sobre el túnel y de esos efectos colaterales que pueden involucrar a otros bienes o servicios de muy diverso tipo afectados por su construcción. Como en cualquier estructura en contacto con el terreno, caben en principio dos maneras de actuar frente a la acción del agua. Una consiste en tratar de oponerse al paso de la misma, es decir, reforzar todo lo posible la impermeabilización, mientras que en el polo opuesto está la de no impedir la entrada del agua sino más bien controlar su entrada mediante los dispositivos de drenaje para conducirla y verterla al exterior. En principio, pueden parecer términos o estrategias contrapuestas y, vistas desde un punto de vista estricto, así es. No obstante, y al igual que ocurre en otras estructuras en contacto con el terreno como los muros (ya sean de sótanos, estribos de puente, etc) las tendencias actuales son las de poner un drenaje en el contacto con el terreno y, por otra parte, aplicar algún tipo de impermeabilización en la cara del trasdós de la estructura. En este sentido son, por tanto, aspectos complementarios que colaboran para garantizar la durabilidad de la estructura. En el caso de los túneles la solución es más compleja porque está condicionada por varios factores:   

Afecciones a acuíferos o a masas o corrientes de agua superficiales. Sistema constructivo. Funcionalidad del túnel.

En cuanto al primer factor, es claro que una mayor sensibilidad frente a la captación de aguas, ya sea por razones ambientales o por posibles problemas constructivos, por afección a cimentaciones, etc, hace necesario poner un mayor énfasis en la impermeabilización. Lo mismo ocurre con el tercer factor, ya que, según la funcionalidad del túnel, se pueden admitir unas mayores o menores filtraciones durante la explotación del túnel pero, lógicamente, en una gran parte de los túneles, es precio lograr unas filtraciones reducidas durante el período de la vida útil de la obra. Más adelante se tratará sobre las prescripciones de la normativa reciente a este respecto.

En cuanto al segundo factor, el método constructivo es el que puede dar lugar a mayores diferencias en los flujos de agua que se produzcan durante la obra, tanto por el propio método en sí, que puede conllevar un mayor énfasis en el drenaje o la impermeabilización, como por el hecho de que en esta etapa, de duración relativamente corta, puede ser admisible en muchos casos aceptar una mayor presencia de agua en la obra, siempre que la misma se controle adecuadamente.

Por ejemplo, si se utilizan métodos convencionales de excavación, es decir, la perforación y voladura o la excavación por medios mecánicos mediante ataque puntual, en una primera etapa el agua fluye sin ningún impedimento o con sólo el que presta la capa de sellado de hormigón proyectado, en general, de poco espesor. Por tanto, durante este período y hasta que se disponga de la lámina impermeabilizante y del revestimiento definitivo, las medidas de drenaje pueden ser decisivas para poder construir la obra, ya que la afluencia de agua al túnel puede constituir desde un simple contratiempo para los trabajos hasta convertirse en un serio impedimento para los mismos. Profundizando algo más en lo anteriormente expuesto, podemos pensar en dos situaciones límite y diferenciar entre el túnel perfectamente drenado, que ofrece una mínima resistencia al paso del agua y por tanto soporta unas presiones hidráulicas pequeñas, y en el polo opuesto, el túnel estanco, es decir, aquel que no permite ninguna filtración hacia su interior y, en consecuencia, soporta unas mayores presiones hidrostáticas. En la práctica, la situación suele ser intermedia entre ambas pero puede darse un mayor énfasis al drenaje o a la impermeabilización y, en consecuencia, se producirá una situación más cercana a cada uno de los estados ideales anteriormente indicados. La influencia del drenaje sobre las presiones trasmitidas al túnel se aprecia de forma gráfica en la Figura 1.

Figura 1. Presión del agua actuante sobre:

a)

Revestimiento permeable

b)

Revestimiento impermeable (SZÉCHY)

Aparte de la influencia sobre el caudal captado por el túnel y las presiones trasmitidas a su revestimiento, no hay que olvidar que el drenaje mayor o menor también puede tener influencia sobre los acuíferos cercanos, aspecto que puede ser determinante en algunas ocasiones. La Figura 2 sintetiza de forma esquemática algunos de los conceptos anteriormente indicados respecto al drenaje y la impermeabilización. En el caso a), con presiones hidráulicas bajas, se dispone una cubierta impermeabilizante en la bóveda, de hormigón proyectado o encofrado, para asegurar la funcionalidad del túnel, acompañada de un drenaje simple en la base de los hastiales. En b), también con presiones de agua bajas, se admite un limitado abatimiento del nivel

freático y se considera suficiente el efecto impermeabilizante producido por la inyección y una capa de hormigón proyectado en todo el perímetro del túnel, acompañada de un drenaje simple en la base de los hastiales. En c), las presiones de agua son moderadas y se permite un abatimiento limitado del nivel freático, recurriéndose a la colocación de una primera capa de hormigón proyectado, membrana impermeabilizante y una segunda capa de revestimiento de hormigón encofrado o proyectado, con drenaje de tipo separativo para aguas del

terreno y exteriores. En d), no se permite ninguna afección al nivel freático ni entrada de agua en el túnel, lo que se consigue con una membrana impermeabilizante y un revestimiento de hormigón dimensionado para soportar toda la presión hidráulica.

Figura 2. Casos típicos de soluciones de impermeabilizaron y drenaje (referencia 6)

Con objeto de clarificar las circunstancias concurrentes en los procesos de drenaje e impermeabilización, se adjunta la Tabla 2, en la que se ha tratado de recoger la casuística expuesta en este apartado. Hay que señalar que en la tabla se han tenido en cuenta, en general, sólo los aspectos relativos al drenaje y, por tanto, se ha obviado otro tipo de consideraciones que, en ocasiones, pueden condicionar las ventajas e inconvenientes de cada procedimiento.

SISTEMA CONSTRUCTIVO Revestimiento definitivo de hormigón encofrado Convencional

Tuneladoras

POSIBLES MEDIDAS ADICIONALES Geotextil y lámina o capa impermeabilizante Eventualmente galerías o dispositivos drenantes

Revestimiento definitivo - Eventualmente de hormigón proyectado preinyección (inyección del terreno por delante del frente) (Sistema noruego) Revestimiento dovelas (escudos)

con - Compensación de la presión del frente mediante la presión de la cámara (trabajo en modo cerrado)

Revestimiento con - Preinyección (en países nórdicos) hormigón proyectado (tuneladoras de roca dura o "topos”)

DRENAJE

IMPERMEABILIZACIÓN

VENTAJAS

INCONVENIENTES

- Normalmente lámina - Las inherentes al efecto - Recogida y evacuación - Buena combinación del drenante durante o del agua, tanto durante impermeabilizante al trasdós efecto drenante con la del revestimiento de después de la obra la construcción como impermeabilización (2) hormigón (abatimiento del NF) posteriormente con el (3) geotextil (1) - Control del agua durante Confiada a la Económica Menor garantía de la construcción a valores preinyección Menores filtraciones impermeabilización del orden de 2-10 Capas o láminas durante la obra dentro del túnel litros/min cada 100 m de impermeabilizantes Posibilidad de afección túnel entre capas del medioambiental de las hormigón proyectado en inyecciones algunos casos Sólo en casos Inyección entre el - Impermeabilización de - Las derivadas de la excepcionales, terreno y el trasdós de calidad y a corto plazo dificultad de acceso al dispositivos sistemáticos las dovelas frente de drenaje Excepcionalmente, Coyunturalmente, impermeabilización drenajes localizados posterior adicional - Similares a (3) durante la construcción - Misma sistemática que en - Posibilidad de la misma - Similares a (2) más las sistemática que en el (1), si es necesario inherentes a la mayor procedimiento rapidez de colocación de convencional a partir de la impermeabilización una cierta distancia del frente

Tabla 2. Relación de la impermeabilización y el drenaje con los procedimientos constructivos

Resumiendo lo referente a la impermeabilización y su relación con el drenaje, se puede señalar  Las exigencias en materia de impermeabilización son cada vez mayores, tanto en la etapa de construcción como en la de explotación.  Durante la construcción, las exigencias desde el punto de vista medioambiental obligan cada vez más a no afectar a los acuíferos.  En la etapa de explotación, la normativa reciente, en concreto la Norma UNE 104424, especifica unas filtraciones admisibles que dependen de la funcionalidad del túnel, oscilando desde menos de 1 l/m2 en 24 horas en túneles de alcantarillado a 0 en determinadas instalaciones, como por ejemplo en las que haya una presencia continua de personas.  La utilización de procedimientos constructivos, tales como las tuneladoras con revestimientos definitivos mediante dovelas con inyección del trasdós o los de preinyección previa a la excavación, permiten frecuentemente la no afección a los acuíferos. Esta característica los hace especialmente interesantes en entornos muy sensibles a los problemas que conlleva el abatimiento de los niveles freáticos, tales como zonas urbanas y con escaso recubrimiento. Sobre posibles ventajas e inconvenientes de estos métodos se trata más extensamente en otros apartados y especialmente en el epígrafe siguiente.  El método convencional de excavación mecánica puntual o mediante voladuras, con revestimiento definitivo de hormigón encofrado y geotextil y lámina impermeabilizante entre este y el sostenimiento provisional proporciona en general un nivel de estanqueidad adecuado. Únicamente hay que señalar que, en el caso de que haya acuíferos próximos muy sensibles, se debe tener en cuenta el efecto drenante del túnel, más evidente e importante durante la construcción pero que puede persistir durante la explotación del túnel al estar este dotado de un drenaje permanente que actúa conjuntamente con la propia impermeabilización.

9. REFLEXIONES CON RELACIÓN AL MÉTODO CONSTRUCTIVO Después de lo que se ha expuesto anteriormente, puede ser pertinente hacer una breve reflexión sobre los métodos constructivos utilizados y su relación con el drenaje y la impermeabilización. En la Tabla 2, expuesta anteriormente, se apreciaban las complejas relaciones que pueden darse entre los dos conceptos de impermeabilización y drenaje al relacionarlos con los procedimientos constructivos y que dificultan el intento de sistemizar el tema. Hay que destacar al respecto el fuerte peso que en estos aspectos, y en general en todo lo relacionado con la construcción de túneles, tiene la práctica habitual de cada país que en buena manera condiciona las posibles alternativas constructivas. Así ocurre, por ejemplo, con la práctica relativa al revestimiento con hormigón encofrado, previo sostenimiento con hormigón proyectado y bulones, geotextil y lámina impermeabilizante (éstos cuando son necesarios por la afluencia de agua). Esta práctica se halla fuertemente implantada en muchos países, entre ellos el nuestro, siguiendo las experiencias austriacas y alemanas de hace tres o cuatro décadas. En cambio, en los países nórdicos es muy habitual la ejecución de inyecciones (que cumplen las funciones de impermeabilización y consolidación), bulonaje y hormigón proyectado con fibras que hacen también la función de revestimiento definitivo, tal como se ha indicado anteriormente. En la Figura 3 se muestra esquemáticamente el procedimiento de inyección previa a la excavación, técnica frecuentemente utilizada en dichos países.

Figura 3. Procedimiento de preinyección (referencia 9 De acuerdo con las referencias noruegas, el coste de este procedimiento es del orden del 60% al 80% del correspondiente al revestimiento de hormigón encofrado. Ejemplos de hasta qué punto influye la tradición y la práctica local se pueden poner muchos. Así, en las obras del Metro de Buenos Aires se suele construir una galería en avance que más que de reconocimiento sirve para drenaje del terreno que presenta un nivel freático situado frecuentemente por encima de la clave del túnel. El terreno es muy parecido al de Madrid (de hecho se denomina "tosca” a una capa parecida al tosco madrileño) aunque, en general, sin la peligrosa presencia de las capas de arenas con poca cohesión y a veces presiones de agua importantes que tan problemáticas son en Madrid. El equivalente a esta preexcavación mediante la galería de drenaje lo desempeñan las preinyecciones en el procedimiento noruego, lo que revela como la filosofía del drenaje o de la impermeabilización esté en la base de los respectivos procedimientos como posibles maneras de abordar el problema y ambos parecen dar buenos resultados en sus respectivos ámbitos. De las consideraciones anteriores se deduce que la práctica local tiene una importancia frecuentemente decisiva en el procedimiento constructivo adoptado. A este respecto hay que hacer una observación que, aunque evidente, es frecuentemente obviada. Es innegable que la práctica

constructiva local suele incorporar un bagaje de conocimientos aportados por la experiencia en obras similares y, en ese sentido, presenta aspectos positivos pero, en ocasiones, puede también representar una rémora para adoptar los cambios impuestos por los nuevos avances tanto en procedimientos como en tecnología. Por ejemplo, en el caso antes citado del Metro de Buenos Aires, es muy probable que el uso de tuneladoras pudiera tener un éxito similar al obtenido en las recientes ampliaciones del Metro de Madrid por la semejanza de terrenos ya señalada. Evidentemente hay otros factores de diverso tipo, aparte del aspecto constructivo, como puede ser la planificación de los sistemas de transporte o la disponibilidad económica y financiera, que condicionan el ritmo de ejecución de las nuevas líneas y, por tanto, la viabilidad económica de la construcción con tuneladoras, pero parece claro que, desde el punto de vista de la facilidad constructiva, la afección al entorno, la seguridad, etc, podría ser una alternativa muy a tener en cuenta. De igual manera, la ya señalada utilización intensiva en muchos países de nuestro ámbito cercano del procedimiento del hormigón encofrado anteriormente descrito. Es probable que en muchos casos no sea necesario un acabado de tanta calidad o que se utilice la lámina impermeabilizante en zonas con poca o ninguna aportación de agua y es por ello que conviene estar abierto a la utilización de otros procedimientos como el de la técnica noruega, si esto permite un ahorro significativo.

Se trata, por tanto, a la hora de elegir el método constructivo, de tener presentes todos los factores que pueden influir en los resultados y elegir un procedimiento que sea razonable de acuerdo con la complejidad y características del caso. Si se utiliza un método excesivamente conservador puede incurrirse en un sobrecoste no justificado, pero si se pretende aplicar uno demasiado arriesgado o no apropiado a las características del terreno y del entorno, la realidad de la obra obligará a rectificar, frecuentemente con un sobrecoste importante y el consiguiente alargamiento del plazo de la obra. Es por tanto obligado pensar detenidamente el tema, sopesar las ventajas e inconvenientes de cada método y decidir en consecuencia. Es importante a este respecto, aparte de tener una mentalidad abierta a los posibles cambios, el intercambio de experiencias entre

los diversos agentes y estamentos implicados en la construcción de túneles con el fin de encontrar los métodos constructivos más idóneos, objetivo complicado por la cantidad de factores involucrados y entre los cuales se halla el drenaje. 10. CONSIDERACIONES PRÁCTICAS RELACIONADOS CON EL DRENAJE Y SUS IMPLICANCIAS CONSTRUCTIVAS Aparte los aspectos más o menos teóricos relacionados con el drenaje y sus implicaciones constructivas y medioambientales, tratados en epígrafes anteriores, se hacen a continuación una serie de consideraciones de tipo práctico relacionadas con la construcción de túneles en nuestro país y, en particular, con lo relativo al drenaje. 10.1.- TRAZADO Los trazados más frecuentemente utilizados en túneles viarios son la alineación recta única o dos alineaciones rectas unidas por un acuerdo convexo. Para asegurar la evacuación de las aguas, el CETU francés recomienda pendientes mínimas del 0,2% al 0,4% y las normativas españolas dan valores similares, ya que la Instrucción 3.1IC de carreteras prescribe un valor mínimo del 0,5% y, excepcionalmente, del 0,2%, que coinciden también con los de las Instrucciones del GIF para ferrocarriles. Al margen de otros aspectos, si son previsibles aportaciones importantes de agua durante la construcción, es preferible en túneles largos el trazado a dos aguas porque permite atacar desde las dos bocas pudiendo evacuarse el agua por gravedad tanto durante la construcción como posteriormente en la explotación.

Si el túnel es corto y es previsible la afluencia de caudales importantes, sería preferible en principio el ataque único desde la boca más baja por las razones apuntadas. En este caso también hay que prever el drenaje del desmonte de acceso a la boca más alta disponiendo normalmente cunetas o colectores en contrapendiente que conduzcan el agua recogida y la desagüen hacia el exterior del túnel. 10.2.- DISPOSITIVOS PARA IMPERMEABILIZACIÓN Y DRENAJE

Respecto a la impermeabilización final a conseguir por motivos funcionales, ya se ha señalado anteriormente que la Norma UNE 104424, publicada en febrero de 2000, prescribe unas ciertas cuantías máximas de las filtraciones admisibles. Ya se ha señalado también que, en casos muy críticos en cuanto a la impermeabilización requerida, pueden ser necesarios sistemas que garanticen la misma, tanto durante la construcción como, posteriormente y en este sentido, los revestimientos con dovelas e inyecciones en el caso de las tuneladoras y la inyección previa o posterior, en los métodos convencionales, son los sistemas más recomendables. En muchos casos de ejecución con métodos convencionales, es típica la coordinación entre drenaje e impermeabilización que ya se ha tratado ampliamente en epígrafes anteriores. El esquema clásico, en este caso, es de la Figura 4, en las que se aprecia que el drenaje tiene la misión de recoger y conducir las aguas aflorantes al hacer la excavación y, por otra parte, proteger a la impermeabilización. Se trata habitualmente de medias cañas de fibrocemento o PVC protegidas con pasta de cemento con acelerante ultrarrápido y que, en función de la cantidad de agua y zona a drenar, pueden adoptar una disposición sistemática a base de drenes en forma de espina de pez que la conducen a las medias cañas principales que, a su vez, desaguan a un dren lateral y éste al colector (sistema Oberhasli). La distancia entre las medias cañas principales suele oscilar entre 2 y 5 m y eventualmente pueden prolongarse mediante un taladro en la roca de en torno a 1 m de longitud y diámetro mínimo de unos 30 mm. Este drenaje debe ir protegido con una capa de hormigón proyectado que, aparte de su colaboración al sostenimiento, tiene la misión de proteger a la impermeabilización.

La impermeabilización se compone de un geotextil, cuya función es, por una parte, proteger a la membrana impermeabilizante propiamente dicha de las irregularidades del sostenimiento y, por otra, evacuar el agua que pueda filtrarse a través del sostenimiento. En la Foto 1 se muestran los trabajos de colocación de la lámina impermeabilizante.

Figura 4. Sección tipo del sistema de impermeabilización

Por tanto, la sección tipo más habitual de un túnel viario ejecutado por métodos convencionales se compone, en las zonas en que la afluencia previsible de aguas hace necesaria la impermeabilización, de las capas que, en forma de croquis, se indican en la Figura 4. En ella, como se ha señalado anteriormente, puede apreciarse que sobre la roca hay una primera capa de sostenimiento, habitualmente compuesta por hormigón proyectado y bulones y, eventualmente, cerchas. A continuación el drenaje (también denominado a veces impermeabilización primaria) sobre el que se dispone una nueva capa de terminación de hormigón proyectado y, a continuación, la impermeabilización propiamente dicha (también denominada secundaria) compuesta por geotextil y lámina, y sobre ésta el revestimiento de hormigón encofrado. Cuando este hormigón vaya armado, lo que no suele ser habitual por trabajar normalmente a compresión, debe disponerse sobre la lámina una membrana de protección con espesor mínimo de 1,5 mm para evitar que la lámina pueda ser perforada al colocar las armaduras. 11.

MATERIALES PARA LA IMPERMEABILIZACIÓN

PRINCIPAL

11.1.-Geotextil 

 

Es siempre no tejido, generalmente de polipropileno, no regenerado, para asegurar una alta durabilidad. Normalmente, no se usa el poliéster por su poca resistencia a los álcalis. No se debe elegir por su peso sino por su permeabilidad y resistencia mecánica que están reguladas en la Norma. En el caso de que se prevea mucha afluencia de agua, deben colocarse geocompuestos drenantes cuyas propiedades mecánicas e hidráulicas también se definen en la Norma.

11.2.- Lámina de impermeabilización 

 

Se usan habitualmente láminas de PVC, cuyas características están reguladas en la Norma. Tienen las ventajas sobre otros productos de su mayor flexibilidad, que permite adaptarlas a superficies de perfil irregular y la facilidad de fijación y soldadura. Aparte de su resistencia mecánica, que se debe mantener dentro de un rango importante de variaciones térmicas, deben ser imputrescibles, resistentes al envejecimiento y el fuego (autoextinguibles) y al ataque de microorganismos y, en su caso, a las aguas agresivas que puedan provenir del terreno.

Normalmente su espesor oscila entre 2-3 mm y la soldadura de los rollos contiguos se hace térmicamente, siendo aconsejable un solape mínimo de 10 cm. 11.3.- Drenes laterales 



El dren que se dispone en los laterales para recoger el agua interceptada por la impermeabilización primaria y el geotextil debe de tener un diámetro superior a 20 cm, según la Norma. Es una medida razonable, teniendo en cuenta que es un dren que puede colmatarse con relativa facilidad por la afluencia de aguas cargadas de partículas, tanto del terreno como del propio sostenimiento. Además, un mayor diámetro facilitará los trabajos de mantenimiento y conservación posteriores. Es necesario que los drenes laterales estén suficientemente protegidos durante la obra para evitar que el barro o los detritus los dejen inservibles. Para ello, deben instalarse sólo poco antes de colocar la impermeabilización, y construir lo antes posible la envolvente de hormigón, que los protegerá, y también a la parte baja de la impermeabilización, de las proyecciones de barro hasta que se construya el hormigón del revestimiento.

12.

REQUISITOS A TENER EN CUENTA EN UN PROYECTO

Los requisitos de los componentes fundamentales en la impermeabilización de un túnel serán, primero la membrana como elemento impermeable y segundo el geotextil como elemento de protección, para los daños mecánicos como para la evacuación de las aguas de filtración. Cuando se crea necesario, dependiendo de los caudales de filtración, se efectuará una impermeabilización primaria a base de drenes en forma de espina de pez (sistema Oberhasli) para recoger y conducir las aportaciones de agua a los drenes longitudinales. Este sistema se efectuará dependiendo de las zonas de mayor filtración o no, en cuyo caso su

aplicación

será

puntual.

Los drenes tienen carácter provisional y su misión además de recoger el agua será la de presentar unos soportes adecuados para la impermeabilización definitiva posterior.

En el diseño de la impermeabilización de un túnel se deberá tener muy en cuenta sus drenajes y la protección de los mismos. El drenaje asegurará la evacuación sin presión de las aguas de filtración a través de los drenes longitudinales. Dicho drenaje deberá tener el diámetro suficiente (mayor a 20 cm. para facilitar los trabajos de mantenimiento y conservación), y sus aberturas de entrada proporcionales al agua de filtración. Los sistemas de impermeabilización primaria (drenaje) son:

 Dren autoformado mediante gunita con acelerante ultrarrápido sobre mangueras retiradas para formación de dren.  Medias cañas de material plástico, adosadas al contorno o perímetro, en forma de espina de pez, protegidas en su colocación mediante pasta de cemento con acelerante ultrarrápido, capaces de fraguar en presencia del agua y a su vez protectores de la media caña.  Dren autoformado mediante pasta de cemento y acelerante ultrarrápido, en forma de espina de pez, capaz de obturar y fraguar en presencia del agua.  Media caña de fibrocemento, adosadas al contorno o perímetro, en forma de espina de pez, protegidas en su colocación mediante pasta de cemento con acelerante ultrarrápido, capaces de fraguar en presencia de agua y a su vez protectores de la media caña. La impermeabilización primaria (drenaje) deberá ser protegida con gunita o mortero, debido a la provisionalidad y a la utilización de acelerantes de fraguado, tanto para evitar su fisuración como para conseguir un soporte adecuado para fijar la impermeabilización con membrana. Entre los requisitos a tener en cuenta en el soporte, se establecerán los siguientes:  La profundidad de una irregularidad no deberá ser superior a 15 cm. respecto a la superficie de terminación.  Los elementos de anclaje y bulonado que sobresalgan del soporte se cortarán en su parte no funcional.  No existirán irregularidades con un radio inferior a 20 cm.

 En una irregularidad la relación profundidad/ extensión debe ser igual o inferior a 1/5. Por último los requisitos de la impermeabilización principal serán los que a continuación se detallan: 

La impermeabilización deberá proteger y envolver la superficie de la obra, de manera durable contra el agua de filtración.



La impermeabilización debe ser puesta en obra de manera sencilla, económica y racional, sin interrumpir el desarrollo de los trabajos posteriores, e independientemente que el soporte este húmedo.



La membrana de impermeabilización deberá ser suficientemente resistente para continuar siendo estanca después de las solicitaciones mecánicas resultantes del proceso de hormigonado posterior.



El geotextil debe garantizar la evacuación del agua de filtración, sin entrar en carga, de manera durable hacia los drenes longitudinales.



La impermeabilización se deberá adaptar a las irregularidades del soporte.



La impermeabilización deberá resistir las cargas sobre el encofrado y el empuje del macizo rocoso sobre la bóveda interior definitiva.



Se evitará la realización de trabajos próximos a la impermeabilización que puedan producir chispas, llamas o calor radiante.



Los componentes de la impermeabilización (geotextil y geomembrana) deberán ser imputrescibles, resistir al envejecimiento y químicamente inalterables.



Las láminas con las que se confecciona la membrana, deben ser soldables y sus uniones deberán poder ser verificadas mediante un control de soldadura.



Todos los materiales que formen parte del sistema principal de impermeabilización deberán ser autoextinguibles, para evitar riesgos de incendios.

13.

DRENAJE INTEGRAL DEL TÚNEL

Dentro de este epígrafe se considera la recogida y evacuación de todas las aguas que pueden llegar al túnel, tanto las del exterior como las que se generen dentro del mismo. Para los túneles viarios, y en especial en el caso de los túneles de carretera, que en cuanto a heterogeneidad de las aportaciones son

los más complejos, las procedencias de estas pueden ser las siguientes:

a)

Aguas procedentes de las filtraciones del terreno

b)

Aguas introducidas por los vehículos en tiempo de lluvia o de nieve o por operaciones de limpieza del túnel o de la calzada

c)

Vertidos accidentales de diversas sustancias

Respecto a las del primer grupo, han sido objeto de los epígrafes anteriores en los que se ha tratado de diversos aspectos en cuanto a su captación y evacuación más apropiada. Las del segundo grupo tienen, como se verá a continuación, su propio sistema de captación y evacuación, aunque en principio esta puede hacerse conjuntamente con las del primer grupo. Las del tercer grupo son las que requieren un tratamiento más específico y las que obligan a una mayor complicación de los dispositivos para evitar el peligro inherente al vertido de sustancias peligrosas o contaminantes, que es similar al que existe fuera del túnel en cuanto se refiere a la posible contaminación de los acuíferos por sustancias tóxicas, corrosivas, etc, pero que se acrecienta dentro del túnel en lo relativo a las sustancias inflamables y el consiguiente riesgo que conlleva un incendio dentro del túnel. Estas circunstancias son las que han motivado durante los últimos tiempos la adopción del sistema separativo para la recogida, evacuación y tratamiento de los efluentes anteriormente señalados. A partir de los ensayos del "Centre d'Etudes des Tunnels” (CETU) francés se ha llegado a una serie de recomendaciones que, aunque pueden materializarse en la práctica de diversas maneras, pueden concretarse en:    

Dispositivo de recogida de aguas o productos vertidos sobre la calzada Dren de recogida del agua procedente de las filtraciones del terreno Dren de recogida de las aguas infiltradas por la calzada Canalización o colector principal

Estos dispositivos se esquematizan en la Figura 5.

Figura 5. Esquema de los dispositivos de drenaje (CETU)

Por otra parte, el funcionamiento correcto del sistema separativo obliga a disponer parar túneles que superan una determinada longitud (el CETU establece 400 m) un sistema de arquetas sifónicas que deben estar permanentemente inundadas para actuar como cortafuegos en caso de incendio. El sistema de drenaje preconizado por el CETU se divide en cinco apartados:     

Dren de captación de las filtraciones del terreno Dispositivo de recogida a nivel de la calzada Arquetas sifónicas Colector general Dispositivo de retención a la salida del túnel

Figura 6. Caz vertical que integra el bordillo de la acera (CETU) En la Figura 6 se observa el caz continuo semivertical, que es el que parece ofrecer un mejor comportamiento tanto desde el punto de vista hidráulico como del mantenimiento y el dren de recogida de filtraciones procedentes de la calzada. El funcionamiento del sistema se aprecia en la Figura 7, en la que se muestra la llegada de los distintos conductos a la arqueta sifónica y un corte de la misma. El dren que capta el agua del macizo desagua periódicamente al colector principal, que atraviesa el primer cuerpo de la arqueta, en el cual desagua el caz que recoge los vertidos de la calzada. Estos están en contacto con el segundo cuerpo a través de un sifón que actúa como cortafuegos (para lo cual debe estar siempre inundada la arqueta) impidiendo que el fuego se trasmita al segundo cuerpo y, por tanto, al colector.

Figura 7. Esquema del drenaje del túnel de Siaix (CETU) La forma en que se asegura la inundación de las arquetas puede dar lugar a diversas soluciones, según cual sea el sistema de abastecimiento previsto (red contraincendios, depósito en cabecera, etc) pero no puede confiarse únicamente en el agua aportada por las filtraciones del terreno porque estas pueden ser muy irregulares. Como se ha indicado anteriormente, estas ideas de tipo general pueden materializarse de diversas maneras, según las características del túnel. Sí que hay algunas condiciones que deben tenerse siempre en cuenta como las siguientes: 





Disponer los conductos preferiblemente bajo la acera para perturbar lo menos posible a la circulación y facilitar el mantenimiento. También se deberá tratar de que las arquetas ocupen el menor espacio posible bajo la calzada. Disponer el drenaje sólo en uno de los lados del túnel, salvo que sea necesario un cambio del peralte, que se disponga perfil a dos aguas (por problemas de gálibo generalmente) o que sea previsible mucha afluencia de agua, casos en los cuales será obligado, en general, colocar los dispositivos de drenaje en ambos lados. Se puede aprovechar el agua proveniente de las filtraciones y a veces se recurre a la mezcla con el resto de efluentes y se evacua hacia el medio natural pero en túneles de cierta longitud o de bastante tráfico es necesario recurrir a los sistemas antes descritos para asegurar la inundación de las

arquetas, recogiéndose los efluentes en depósitos de almacenamiento para su tratamiento posterior, lo que incluye la recogida de las sustancias contaminantes en el caso de que se produzca un vertido accidental y su evacuación mediante el correspondiente procedimiento operativo previsto a tal efecto. En los túneles ferroviarios, o en algunos casos de túneles de carreteras, como por ejemplo los que llevan contrabóveda, suele disponerse el colector en el centro con vertido periódico hacia él desde los drenes laterales. 14.

SISTEMA DE DRENAJE EN TUNELES

14.1- INTRODUCCIÓN Los sistemas de drenaje se usan en la construcción de túneles y en la geotecnia para drenar al suelo de fundación circundante. El propósito del drenaje es la estabilización de las secciones de suelo en el área de la obra. Según los requerimientos del proyecto, DSI ofrece dos sistemas diferentes para trabajos de drenaje. El campo de aplicación incluye roca fracturada así como suelo blando. Los túneles de carretera disponen de un sistema de drenaje para recoger las aguas superficiales de la calzada en las bocas, las de infiltración provenientes del terreno, el agua de lavado, los vertidos accidentales de un camión cisterna y el agua de lucha contra incendios. Cuando el transporte de mercancías peligrosas está permitido, el drenaje de líquidos tóxicos e inflamables constituye una mayor problemática. Los colectores específicos son esenciales para reducir el tamaño de las láminas de líquidos peligrosos susceptibles de formarse en el caso de derrame de un camión cisterna. Este sistema de drenaje puede tener un efecto importante sobre el tamaño del incendio resultante a consecuencia del derrame de líquidos inflamables. Los sistemas de drenaje constan de ranuras para recogida de líquidos contaminantes, canaletas, colectores, depósitos y bombas, separadores aceite-agua y sistemas de control para la recogida, almacenamiento, separación y eliminación de vertidos que podrían quedar en la calzada. En algunas ocasiones se especifica el uso de canales ranurados para maximizar la eficacia del drenaje. Los

depósitos y bombas se sitúan habitualmente en las bocas y puntos bajos.

14.2.- LANZAS DE VACIO AT - TUBESPILE 14.2.1.- Introducción La lanza de vacío AT - TUBESPILE™ forma parte de la familia de productos POWER SET. El sistema consiste en un tubo de acero exterior con un tubo de drenaje en PVC insertado después de los trabajos de perforación. El campo de aplicación principal es el drenaje temporal o semi-temporal del suelo alrededor de la geometría de excavación en la construcción de túneles y obras especiales de ingeniería civil. 14.2.2.-Campos de aplicación ■

Trabajos de drenaje alrededor de la excavación

■

Drenaje con y sin aplicaciones de vacío

■

Trabajos de drenaje en todas las condiciones geológicas 14.2.3.- Principales ventajas

■

Instalación mediante equipos estándares de perforación

■

Componentes de sistema simples y robustos

■

Instalación segura y simple

■

Perforación de drenaje y entubación en un sólo paso

■

La instalación autoperforante conserva el suelo

14.2.4.- Descripción del sistema Las lanzas de vacío AT - TUBESPILE™ se instalan de manera rotopercutiva en un sólo paso usando un equipo de perforación convencional. Las barras de perforación al interior de la vaina transfieren la energía de la perforación a las brocas de perforación, las que se pueden suministrar como brocas de botones con refuerzos de Widia o como brocas en forma de arco endurecidas.

El AT - TUBESPILE™ con aberturas de drenaje se inserta a través de un adaptador directamente detrás de la broca de perforación. La refrigeración, el enjuague y el retorno de detritos se realizan mediante agua al interior de la vaina. Para acabar la instalación, un tubo de filtro en PVC es insertado en la vaina. En el caso de drenajes de vacío, se puede fijar una manguera de drenaje a la lanza de vacío después de la instalación.

14.2.5.- Componentes del sistema ■

Broca de perforación AT - TUBESPILE™

■ Brocas de perforación de un solo uso 0 52 [mm] se pueden suministrar en forma de arco o con botones ■

Lanza de vacío AT - TUBESPILE™

■ 0 51 x 3.2 [mm] con aberturas de drenaje y rosca de conexión de 2"

■

Barra de perforación POWER SET

■

Barra de perforación especial para una larga vida útil

■

Adaptador de acople POWER SET

■ Transferencia controlada de la energía de impacto al AT TUBESPILE™ ■

Tubo de filtro AT - TUBESPILE™

14.2.6.- Características técnicas ■

La instalación autoperforante permite la aplicación en todos los tipos de suelo

■

El número de los agujeros de drenaje y de las aberturas de filtro se puede adaptar a diferentes condiciones de suelo

■

Se pueden suministrar diferentes tipos de brocas de perforación para todas las condiciones geológicas

■

La instalación envainada permite instalaciones correctas aún en condiciones de suelo cambiantes o malas

■

No hay espacio anular, y por consecuencia tampoco hay asientos o relajaciones durante la instalación

14.2.7.- Procedimiento de instalación 1. Fijación de la lanza de vacío AT - TUBESPILE™ y de la broca de perforación de un solo uso en la barra de perforación AT TUBESPILE™, acoplamiento del adaptador de acople POWER SET al equipo de perforación hidráulico.

2. Instalación autoperforante roto- percutiva mediante broca de perforación de un solo uso; enjuague de detritos a través del espacio anular entre la barra de perforación y el TUBESPILE™

3. Finalización del proceso de perforación después de haber obtenido la profundidad de perforación requerida

4. Retracción de la barra de perforación POWER SET de la lanza de vacío AT - TUBESPILE™ instalada; la broca de perforación de un solo uso permanece en el taladro

5. Inserción de un tubo de filtro en la lanza de vacío AT TUBESPILE™

6. Conexión opcional de una manguera de drenaje y de un acople a una bomba de vacío

14.2.8.- Accesorios ■

Bomba de vacío

■

Sistemas DYWI® Inject

■

Alimentadores de inyección

■

Unidad automatizada POWER SET

14.3.- SISTEMA DE DRENAJE AT 14.3.1.-Introducción El Sistema de Drenaje AT se usa para el drenaje profundo y forma parte de la familia de productos del Sistema de Paraguas de Tubos AT. Se usa en la construcción de túneles y en la geotecnía para drenar el suelo circundante y consiste en un tubo de acero interior cubierto por un tubo de drenaje en PVC. El Sistema de Drenaje AT se puede usar de manera temporal y semipermanente. Trabajos de drenaje paralelos a excavaciones de túneles o taludes húmedos son ejemplos para su aplicación.

14.3.2.- Campos de aplicación ■

Trabajos de drenaje profundos

■

Drenaje con y sin aplicación de vacío

■ Drenaje del suelo delante de la excavación y paralelo a la construcción ■

Reducción de la presión de agua en zonas de falla delante de la construcción

■

Estabilización de taludes húmedos

■ Reducción de la presión de agua detrás de paredes de construcción ■

Trabajos de drenaje en todas las condiciones geológicas 14.3.3.- Principales ventajas

■

instalación mediante equipos de perforación convencionales

■ Los trabajos de perforación se pueden realizar por el personal de la obra guiados por ingenieros de aplicación ■ La instalación autoperforante ahorra tiempo gracias a la perforación y la entubación en un sólo paso ■ La instalación también se puede realizar en condiciones de roca con flujos de agua ■ La longitud de los tubos de drenaje se puede adaptar a espacios pequeños 14.3.4.- Descripción del sistema El Sistema de Drenaje AT se instala pieza por pieza mediante perforación roto-percusoria usando equipos de perforación convencionales. La refrigeración, el enjuague y el retorno de detritos se realizan al interior de la vaina de drenaje.

14.3.5.- Componentes del sistema Unidad arrancadora de drenaje AT con broca de perforación

Tubo de extensión de drenaje AT

Tubo final de drenaje AT

Adaptadores diferentes de perforación AT

Adaptador de acople y barra de perforación

Válvula final

14.3.6.- Sistema de Drenaje AT listo para usar

14.3.7.- Características técnicas ■ Adaptación rápida de la longitud de los tubos de drenaje AT mediante instalación pieza por pieza ■ Extensión simple de los tubos de drenaje aún en espacio limitado ■

Alta exactitud direccional de las perforaciones de drenaje

■ Los tubos de drenaje se pueden enjuaguar o limpiar en casos de uso permanente ■ El sistema AT - 118-DR se puede instalar usando un martillo de fondo o un martillo exterior

14.3.8.- Procedimiento de instalación 1. La unidad arrancadora AT - DR con broca de perforación se prepara para la instalación con el primer tubo de extensión de drenaje AT, el adaptador de perforación AT y la barra de perforación en el equipo 2.

Perforación del primer tubo de extensión de drenaje AT

3. La barra de perforación siguiente con tubo de extensión de drenaje AT se conecta a la parte anteriormente instalada y se perfora enseguida

4. Repetición del último paso hasta que se haya obtenido la longitud planeada de la perforación de drenaje

14.3.9.- Accesorios ■

Alimentadores de inyección

■

Sistemas DYWI® Inject

■

Tenaza para tubos de cadena

■

Llave para barras de perforación

■

Equipo de perforación de roca: adaptador de buje hexagonal, acoplador y adaptador de acople

■

Dispositivo de sujeción

15.

DRENAJE EN TÚNELES. ERRORES HABITUALES.

“La excavación de un túnel ocasiona la ejecución de un dren de grandes dimensiones donde confluyen las aguas de los acuíferos interceptados“. Esta frase ha sido debatida y muchas veces refutada por algunos investigadores y altos cargos de la administración. ¿Se puede impermeabilizar completamente un túnel? Si, pero a previos muy elevados y con un enorme esfuerzo. Este es un agrio debate, y este post está muy enfocado a detectar e intentar arreglar errores en la ejecución de túneles que son muy habituales: En fase de excavación, la presencia de agua en un túnel ocasiona graves problemas de avance, la disminución de la resistencia del macizo, el aumento de presiones en el sostenimiento, hinchamientos y reblandecimientos, disoluciones de materiales salinos, etc. En fase de explotación y dependiendo de la tipología de la estructura ejecutada surgen problemas de filtraciones de agua, humedades, colmatación de drenajes, asentamientos de edificaciones cercanas, que dependiendo del número de instalaciones que deba poseer el túnel (Catenaria, fibra óptica, …) pueden causar graves problemas de mantenimiento.

Las investigaciones hidrogeológicas se basan en modelos matemáticos que intentan evaluar las presiones y caudales a lo largo del túnel. Entre otros factores, el anejo de cálculo hidrogeológico del túnel debería evaluar las variaciones de nivel freático previstas, zona de influencia, estimación de los caudales previsibles, etc. Debido a la orografía donde he desarrollado mi experiencia profesional indica que en 95% de los casos ha habido que realizar obras complementarias, de reposición de abastecimientos y captaciones de agua a núcleos rurales o bien expropiaciones y/o reposiciones de pozos de agua. Para el dimensionamiento del drenaje en túneles hay que tener en cuenta una serie de premisas básicas, algunas de ellas recogidas en la propia normativa de ADIF: 

En el caso de túneles, se procurará reducir en lo posible la entrada de escorrentía procedente de las trincheras de acceso, en especial estudiando soluciones alternativas (p.e. obra elevada ODE) para dar continuidad a las “vaguadas colgadas”. En este caso, mi recomendación es prohibir directamente la entrada de aguas de escorrentía en el túnel. En el caso de emboquilles desfavorables al drenaje del túnel, se pueden ejecutar perfectamente obras de drenaje complementarias, como p. ej. la ejecución de colectores en contra-pendiente que evacúen el agua hacia fuera de la red de drenaje del túnel. 

En túneles no se proyectará un punto bajo en acuerdo cóncavo, ni tampoco una rasante inferior a 5 milésimas, salvo donde exista un acuerdo convexo o cuando se adopten medidas específicas para garantizar la escorrentía longitudinal. En obras ferroviarias en España, y normalmente, el drenaje en túneles se dispone a través de un colector longitudinal central dispuesto a lo largo del mismo.

Sección tipo en vía doble En el párrafo anterior se indica “normalmente” porque en el caso de obras ferroviarias ejecutadas por el Ministerio de Fomento en ciertas direcciones se exigía la construcción de dos colectores dispuestos bajo las aceras, en sustitución del colector central.

COLECTOR CENTRAL. Este colector es fundamental en la construcción de un túnel, en su vida útil y en su mantenimiento. Dada la disposición del mismo, y debido a que sobre él se ejecuta el relleno de la contrabóveda y la supraestructura de la vía su correcta definición es básica para garantizar la durabilidad y funcionalidad de la obra ejecutada. 

El error (1) más habitual en la ejecución de este colector consiste en no verificar su anejo de cálculo en el proyecto. Por norma habitual, el cálculo establece un diámetro interior de tubo necesario. En cambio, tanto en los cuadros de precios como en el presupuesto dicho tubo se define como tubo coarrugado de diámetro “xxx” mm.

Los tubos de hormigón se denominan siempre por su diámetro interior y los de plástico por su diámetro exterior, lo que simplifica la gama de accesorios para los tubos de plástico. Cogiendo al azar las características técnicas de un tubo de este tipo, se obtiene:

Ficha técnica de tubos de PVC coarrugado En este caso, si se coloca un tubo de diámetro exterior 600mm aproximadamente se obtiene un diámetro interior de 545,20, es decir, un 13,46% inferior al diámetro “teórico” exigido en proyecto. 

El segundo error (2) para mí más común en intentar ahorrar dinero en este colector. De este tubo depende la red de drenaje completa del túnel, y debido a la enorme dificultad y complejidad de los cálculos que se deben realizar a efectos de evaluar los caudales previstos en proyecto, por pliego debería prohibirse en un primer lugar dicha modificación ,a la baja, y en segundo lugar exigir la realización de un aforo de los caudales drenados por el túnel durante su construcción a efectos de evaluar la posibilidad del incremento de su diámetro. Hay que recordar que los acuíferos se recargan en función de las precipitaciones, las cuales son variables de un año a otro por lo que dichas resoluciones se deben adoptar tomando un período de retorno adecuado.

Para la “Sección en vías generales. Sección tipo túnel. Vía única recta” de las normas de ADIF para secciones tipo del año 2011 me he llevado una sorpresa, puesto que la disposición del colector interfiere directamente con la contrabóveda ejecutada.

Sección tipo en vía única con contrabóveda La ejecución de contrabóveda depende de las características geotécnicas del terreno. Como en algún otro post hablaremos sobre la ejecución de contrabóvedas y/o soleras adelantaré que como norma general se proyectan contrabóvedas en aquellas partes del túnel donde haya suelos, y teniendo en cuenta valores de RMR, altura de montera y otros valores. En el resto de los casos se ejecutan losas planas armadas o soleras de hormigón, de menor coste. La función de la contrabóveda es “cerrar el anillo” permitiendo soportar mayores tensiones que con una disposición en forma de losa que funciona arriostrando los paramentos laterales del revestimiento. Como podéis comprobar en la sección definida, la disposición del colector interfiere con la misma, por lo que el espesor de hormigón en dicha zona se reduce considerablemente disminuyendo seriamente la capacidad del revestimiento para soportar tensiones. Este sería el error (3). ARQUETAS, CUNETAS Y TUBOS AUXILIARES.

Normalmente cada 50 metros se disponen unas arquetas de registro, en las cuales entroncan unos tubos de diámetro inferior provenientes de los hastiales del túnel y que permiten el drenaje de la impermeabilización instalada entre el sostenimiento y el revestimiento.

Detalle arquetas de registro y red de drenaje 

Un error (4) “habitual” consiste en ejecutar la sección tipo estricta definida en proyecto. Como se puede comprobar en el detalle B, en los hastiales del revestimiento se ejecutan unos tubos pasantes al revestimiento que ,como hemos indicado, drenan el agua acumulada o proveniente de la impermeabilización instalada. Debido a que como hemos indicado, cada 50 metros aproximadamente se instalan conexiones al colector central, dicha agua debe discurrir a lo largo de la “cuneta” existente entre la canaleta y el revestimiento.

Detalle B En este detalle B, nos encontramos otro error (5) habitual del cual se procedió a informar a través de una nota informativa del Ministerio de Fomento, indicando que el tubo de drenaje a instalar en la impermeabilización del túnel no podía interferir con el revestimiento del túnel, por lo que se debía ejecutar un sobreancho suficiente en la excavación para su instalación. Como se comprueba en la sección, esa “cuneta” está al mismo nivel que la canaleta de instalaciones, consistente normalmente en piezas prefabricadas de hormigón. Al encontrarse en muchos casos por encima o al mismo nivel, lo más habitual es que esa agua se filtre y provoque que la misma circule por la canaleta (Con el consiguiente riesgo de electrocución y/o mantenimiento de las instalaciones).

Detalle C Por ello, siempre he recomendado a las Direcciones de Obra que dicha cota se baje, tal y como indico en el detalle D, de forma que dicha cuneta se baje, normalmente por debajo de la junta de hormigonado existente entre la zapata/murete y las aceras de forma que se evite la surgencia de agua por la misma.

Túnel con filtraciones en la junta de acera

Si no se baja por debajo de la cota de la junta de hormigonado, e incluso cuando queda por encima, suele ser habitual que haya filtraciones por la misma (error 6)

Detalle D

CONTROL DE CALIDAD A mayores de los detalles constructivos que hemos indicado, y dentro de las prácticas constructivas, nos encontramos que durante el proceso de hormigonado del revestimiento, esos tubos embebidos en el mismo queden taponados. Los operarios encargados de la ejecución suelen sellarlos a efectos de que no se rellenen, de forma que se debería estar pendiente de que los mismos queden operativos una vez acababa la fase de revestimiento. Otro error habitual suele ser no ensayar ni realizar pruebas en los tubos que discurren hacia las arquetas, por lo que también suele ser habitual ensayarlos (a través del vertido de agua) para comprobar que realizan su función.

16.

CONCLUSIONES

Se ha puesto de relieve en este capítulo que el drenaje es un aspecto importante, tanto en la etapa de construcción de un túnel como durante su posterior explotación. Resulta, por tanto, imprescindible prestarle la máxima atención durante el proyecto para prever los caudales que pueden afluir al túnel y cómo pueden afectar tanto a la construcción como a su posterior explotación, así como a los acuíferos cercanos. Hay una estrecha relación entre los aspectos anteriores y el método constructivo utilizado, y de ahí que sea necesario tenerlos en cuenta para proponer en el proyecto el procedimiento más idóneo.

Se ha prestado, por tanto, una especial atención en este capítulo a la conexión del método constructivo con el drenaje y la impermeabilización del túnel, analizando la influencia de uno u otro aspecto ya desde la etapa del proyecto. Con relación al agua del medio en el que se construye el túnel, es necesario analizar en cada caso el sistema de drenaje a disponer, tanto durante la construcción como en la explotación, y además las medidas de impermeabilización previstas, que deben ser idóneas para asegurar tanto la funcionalidad posterior del túnel como el cumplimiento de las condiciones de tipo medioambiental en el entorno afectado por el mismo. Hay que señalar a este respecto la cada vez mayor atención que se presta a la impermeabilización de los túneles, tanto por las mayores exigencias de las Administraciones, desde el punto de vista medioambiental, que obligan a la menor afección posible a los acuíferos, como por los propios requerimientos, en cuanto a estanqueidad, impuestos por las normativas respecto a la funcionalidad del túnel. Los avances, a este respecto, de los métodos constructivos, tanto de tipo convencional como mecanizado permiten disponer de revestimientos capaces de soportar las altas presiones hidráulicas derivadas de su alta estanqueidad. No obstante, el drenaje sigue siendo en muchas ocasiones un elemento de vital importancia, especialmente en la etapa constructiva.

Además, hay que prever el control y evacuación de las aguas o vertidos que puedan producirse dentro del túnel durante la explotación del mismo. Es necesario disponer los sistemas apropiados para la captación y conducción, tanto de las aguas procedentes del terreno como de las generadas durante el uso y mantenimiento del túnel. Especialmente importante es lo relativo al vertido de sustancias potencialmente contaminantes o inflamables, y de ahí que se haya hecho un breve repaso de las posibles soluciones para un drenaje integral del túnel en los casos más complicados en este aspecto, que suelen ser los túneles de carreteras. Por último, con relación al método constructivo, hay que analizar durante el proyecto las alternativas que pueden

presentarse y las ventajas e inconvenientes de cada una. En este aspecto, se hace una reflexión en este capítulo sobre la conveniencia de que haya una comunicación lo más fluida posible entre los diversos agentes que participan en la construcción de túneles para intercambiar opiniones y experiencias y contrastar los procedimientos sancionados por la práctica local en cada caso, con objeto de optimizar el método elegido. extremar las precauciones en todo lo referente al impacto ambiental sobre el entorno y, en concreto, a la afección a los acuíferos. Con respecto a las inyecciones, se están utilizando lechadas de microcemento que han permitido obtener buenos resultados en los nuevos túneles en construcción, tanto en lo referente a impermeabilización como a estabilización de terrenos inestables y sin afección significativa al entorno, incluso en túneles con escaso recubrimiento.

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BIBLIOGRAFÍA

DSI – Sistemas – Autoperforantes – de – Drenaje – AT – es.pdf – Adobe Reader Manual AIPCR de Tuneles de Carreteras TecHIDRO – L2- Aguas Subterraneas.pdf (Jorge A. Tovar Pacheco) Impermeabilizacion y Drenaje con Geosinteticos en Tuneles. (Mariano Ubeda Rodriguez) Hidrogeología aplicada a la construcción de tuneles (Miguel Yuste,45 Bis E28037 Madrid) EL DRENAJE DE LOS TUNELES IMPLICACIONES CONSTRUCTIVAS Y MEDIOAMBIENTALES (Emilio Bayón Caja)