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CONSTRUCCIÓN DE TÚNELES Y OBRAS SUBTERRÁNEAS
Un mercado en constante desarrollo

La construcción de túneles a nivel mundial ha visto grandes avances en los métodos, tecnologías y materiales en las últimas décadas. Chile no ha estado exento de este desarrollo; como consecuencia de estos adelantos se han construido soluciones que en otro tiempo se hubiesen considerado imposibles.

Laureano Cornejo Álvarez, uno de los más grandes especialistas en la construcción de túneles en Europa, plantea que a partir del año 1990, el desarrollo tecnológico ha experimentado un notable incremento con la incorporación en Japón de los escudos de cabezas múltiples con configuración horizontal y/o vertical. En los comienzos del siglo XXI estamos asistiendo a una demanda creciente de escudos presurizados como consecuencia de los numerosos proyectos subterráneos, principalmente urbanos que se están realizando o que proyectan efectuarse en un futuro próximo. Esta demanda de máquinas garantiza un desarrollo tecnológico continuado en los años venideros que, sin duda, conseguirá un notable perfeccionamiento en los diseños, que permitirá disponer de máquinas con un mayor campo de utilización, mayor versatilidad y capaces de conseguir mejores rendimientos y niveles de seguridad.

Sin lugar a dudas la evolución tecnológica de la industria ha sido continua, desde que en 1861 comenzó la utilización de las perforadoras de aire comprimido, hasta el empleo de tuneladoras con escudo de lodos multicircular de cuatro cabezas en los años 2000. Hoy se han consolidado nuevos avances que permiten la colocación de revestimiento con dovelas prefabricadas en la medida que avanza el túnel. Sin lugar a dudas, en esta evolución de la construcción de túneles, han contribuido notablemente los avances en la industria del hormigón; en los que destacan la incorporación de fibras estructurales y el desarrollo de cables de fibra resistentes a la corrosión y la incorporación de las nanotecnologías.


Calidad global

La nueva concepción de Calidad Global, que considera, en las distintas fases y etapas, todos los aspectos relacionados con el túnel durante su vida útil (medioambiente, seguridad y salud, durabilidad de la estructura, las incertidumbres, los riesgos, los costos, etc.), requiere de:

Nuevos métodos de construcción más seguros, más eficaces y más fiables.

Criterios de diseño más precisos.

Desarrollo de modelos de comportamiento de suelos y rocas más refinados.

Desarrollo de modelos numéricos combinados mejor adaptados a los comportamientos reales de los terrenos.

Desarrollo y aplicación de nuevas tecnologías de construcción.

Utilización de nuevos materiales más resistentes y duraderos.

Desarrollo y utilización de revestimientos inteligentes.

Desarrollo y uso de modelos de evaluación económica del ciclo de vida.

Desarrollo y utilización de sistemas digitales, aparatos y sensores que permitan el control en tiempo real, de los trabajos de construcción y explotación.

Solo para establecer la evolución de la industria en Chile, basta con comparar la construcción de la línea uno del metro de Santiago a trinchera, con todos los impactos que ello provocó en la ciudad, con la construcción actual de la línea tres y seis del metro, apenas perceptible. En la concepción de esta obra subterránea, se han incorporado los conceptos de Calidad Global.

En el área de la minería, con túneles mecanizados a base de TBMs o tuneleras de roca, Chile fue uno de los primeros en aplicar en el túnel sur de Los Bronces, de Anglo American, una tunelera de doble escudo, que permite colocar soportes como un topo abierto, o colocar anillos de dovelas.

En El Teniente, destacan tecnologías de punta en el proyecto aire-ventilación del proyecto Nuevo Nivel Mina, además del empleo de robots computarizados de shotcrete.

En Chuquicamata, se está proyectando en el uso de una máquina tunelera de última generación, la MTM4, que permitiría aumentar la velocidad de excavación. Esta nueva tecnología, elimina el uso de explosivos y permite generar túneles de alta calidad, producto de la precisión del corte en la roca, mejorando las condiciones de seguridad de los trabajadores.


Inversiones en el área y fortificación

La incorporación de nuevas tecnologías en túneles, está fundamentalmente dada en Chile por la suma de los requerimientos de soluciones viales en las ciudades y las necesidades de minería, en especial la del cobre, la cual en el mediano plazo debe ir hacia la minería subterránea con mayores profundidades en la explotación de yacimientos y el requerimiento de mejorar la eficiencia en avance de túneles.

La estabilidad de las obras subterráneas en general y de los túneles en particular requiere, en la mayoría de los casos, reforzar la roca o el terreno circundante de modo que quede garantizada su estabilidad a corto y largo plazo, así como su adecuada funcionalidad durante su vida útil.

El sostenimiento es un refuerzo provisional del terreno durante el tiempo de ejecución de la obra subterránea, en cambio el revestimiento o fortificación tiene el significado de refuerzo definitivo o final que garantice la estabilidad, durabilidad y adecuada funcionalidad de la obra subterránea a largo plazo.

La fortificación de túneles tradicional se realiza en base a hormigón proyectado (shotcrete), un material que tiene la gran propiedad de adherirse y trabajar solidariamente con cualquier elemento sobre al cual se aplica. En este método de fortificación, cobran gran importancia los avances en materia de incorporación de fibras sintéticas que mejoran las propiedades del hormigón, las nanotecnologías, los cables de fibra sintética para evitar la corrosión y las nuevas técnicas en anclajes. Sin embargo, cada vez más a nivel mundial se avanza al uso de dovelas de hormigón o en algunos casos metálicas, lo cual permite efectuar el sostenimiento y el revestimiento en forma simultánea, acompañando de hormigones autocompactantes colocados con bombas o shotcrete según sea el caso. Los avances en shotcrete, han apuntado a emplear equipos de más alto rendimiento, evolucionando en la actualidad a equipos automáticos de colocación.


Seguridad

En materia de seguridad y protección a la vida de las personas, los accidentes que se han generado, sobre todo en túneles viales, han generado lecciones que se han ido incorporando a la normativa técnica de diseño, especialmente en Europa. Por ejemplo, destaca la necesidad de doble tubo, vías de escape, refugios conectados a salidas al exterior, conexión entre los tubos cada 500 metros, cierre hermético de tubos, equipos de detección y extinción de incendios, y de monitoreo, entre otros.

El número de accidentes en túneles queda relativamente limitado, ya que los túneles no están expuestos a condiciones climáticas adversas, lo que es especialmente cierto en túneles largos. Sin embargo, los incendios son bastante frecuentes, con graves consecuencias para la vida de las personas y las potenciales interrupciones en el sistema de transporte, con las consiguientes alteraciones en la economía del país.

El gran desafío pendiente en materia de túneles, en especial en aquellos de vialidad es la seguridad. No existe en Chile una normativa que permita exigir condiciones de seguridad en el diseño y en la explotación de los túneles viales, por lo que se hace urgente crear o adoptar una normativa y a la vez implementar un plan de levantamiento de la seguridad de los actuales túneles y de monitoreo de ellos, que permita mejorar su seguridad.

Fuente: Miguel Mellado E., Director Escuela de Obras Civiles y Construcción
Facultad de Ingeniería Universidad Central de Chile.
Agosto 2015
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