Gestionar a los interesados del proyecto en búsqueda del beneficio colectivo, sortear los faltantes de información, salvaguardar la seguridad de los empleados y garantizar la estabilidad de las obras, hacen parte de los retos presentados en esta obra colombiana.
Por: Javier Carrasco, director de Estructuración y Desarrollo de Proyectos
La terminación y puesta en operación del Túnel de la Línea corresponde a un logro para la ingeniería colombiana, no tanto por la obra en sí que, aunque su gran envergadura ya ofrece un reto desde el punto de vista técnico, sino por la resiliencia y la capacidad de adaptación de todos los involucrados que permitió plantear soluciones de infraestructura innovadoras, retadoras y vanguardistas.
El túnel de la Línea es actualmente, el túnel carretero más largo en operación de Latinoamérica con una longitud de 8,6 km, y su construcción permitió sortear la cordillera Central, la cual presenta una topografía abrupta y una geomorfología con procesos evolutivos aún en marcha, que implicó importantes retos para su terminación.
Es preciso recordar que el Túnel de la Línea hace parte del proyecto cruce de la cordillera central y que se construyó en dos etapas. Una inicial, entre 2009 y 2016, en la cual el primer contratista excavó la totalidad del túnel, pero no finalizó las obras de estabilización. Y, una final, de terminación realizada por otro contratista entre 2017 y 2020.
Durante la excavación del túnel se identificaron severas zonas de falla a lo largo del trazado, que afectaron los avances de obra e implicaron adaptar las estructuras de soporte para asegurar la adecuada disipación de los esfuerzos y empujes del macizo rocoso. Con este tipo de soluciones se garantiza la operación futura y segura del túnel adecuando una convivencia apropiada entre el macizo rocoso y la solución de infraestructura construida para mejorar la movilidad entre centro y occidente del país.
Así las cosas, participar en la ‘terminación del cruce de la cordillera central’ implicó retos para la ingeniería como: atención a los empujes de montaña extremos; esfuerzos constantes en el tiempo, manejo de aguas subterráneas, diseño y reparación del sector del cale entre galerías 5 y 6; diseño, recuperación y construcción de las galerías de conexión entre el Túnel de La Línea y el túnel de evacuación; y diseño, reparación y terminación de los túneles cortos.
Específicamente, a través del rol de interventores en el proyecto en mención, fueron atendidos cuatro aspectos clave, que, además, resultan aplicables en cualquier iniciativa: gestionar a los interesados en búsqueda del beneficio colectivo, sortear los faltantes e incertidumbres de información y la poca trazabilidad de las obras que ya estaban construidos, salvaguardar la seguridad de los empleados y garantizar la estabilidad de las obras, y entregar elementos de juicio para plantear soluciones costo/beneficio óptimas.
Falla de La Soledad: uno de los principales retos
El túnel presentó condiciones muy complejas para su excavación, debido a que atraviesa un sistema de fallas de rocas sedimentarias y metamórficas altamente tectonizadas; además, tiene una alta cobertura a lo largo de su alineamiento, la cual alcanza hasta 900 m en la zona media del túnel que coincide con la falla San Jerónimo, más conocida como La Soledad.
Estas características geológicas y topográficas crean condiciones propicias para que se presente un comportamiento de empujes de montaña (squeezing ground) extremadamente severos, los cuales son constantes en el tiempo con altos niveles de fluidez
Para atender este reto que exponía la geología colombiana, fue necesario diseñar un sistema de soporte para las zonas de falla distinto al existente y que fuera mucho más flexible y con alta capacidad de deformación; además, se garantizó el cierre de esfuerzos a través de la construcción de una solera a lo largo de la zona de influencia de la falla La Soledad que evitara la trasmisión de esfuerzos no uniforme.
Adicionalmente, se instaló un programa de monitoreo de instrumentación geotécnica muy riguroso y un proceso de excavación controlado, con avances cortos y una rápida instalación del soporte. De esta forma fue posible superar exitosamente todas las zonas de falla existentes a lo largo del túnel.
Diseño y reparación del sector de cale entre galerías 5 y 6
La terminación del cruce de la cordillera central también implicó la reparación de sectores críticos de falla que no habían concluido las etapas definitivas de presoporte y revestimiento de la sección. Este fue el caso del cale o unión entre las galerías de escape 5 y 6 del túnel principal.
La desviación entre los dos frentes de excavación fue de aproximadamente 6,45 m entre sus ejes (ver Ilustración 1). Para solucionar este problema se sobreexcavó el hastial externo de cada uno de los frentes; después de esto, se construyeron muros pantalla en concreto convencional que lo complemente un sistema de presoporte conformado por arcos metálicos y lámina marchavanti. Todo esto para recuperar la sección original de diseño y redireccionar el eje del trazado original de la galería.
En síntesis, para darle solución a este reto, se optó por una nueva concepción del diseño para el soporte estructural del túnel, en consecuencia, se procedió con la optimización del alineamiento geométrico y de la sección transversal en cada tramo crítico, en respuesta a las desviaciones significativas detectadas en cada revisión de las poligonales de control ejecutadas por el anterior contratista.
Cabe destacar, que para atender la situación presentada fue necesario la revisión y reconceptualización de todo el avance de obra recibido, con un enfoque de análisis y corrección de las falencias del anterior sistema de diseño y clasificación del terreno, excavación, perfilación, instrumentación y construcción del soporte necesario.
Ilustración 1 Esquema en planta – desviación del alineamiento del eje entre frentes de excavación G5 y G6.
Diseño, recuperación y construcción de las galerías de conexión
El proceso de recopilación de información de campo sumada a la revisión del estado de las obras recibidas, empezó con la revisión de las 17 galerías de conexión presentes en el trayecto del túnel principal con sus correspondientes entronques, lo que arrojó como resultado una clasificación de estos en función del tipo de intervención necesaria y el grado de deterioro en el tratamiento previsto en los diseños de las obras civiles.
En términos generales, se identificaron dos grupos de entronques de galerías. Por un lado, se encontraron entronques intersectados con el túnel principal que solo requirieron el tratamiento constructivo parcial con ítems como la perfilación, instalación de pernos y lanzado de concreto (con fibra y de regularización), habilitando posteriormente los procesos de impermeabilización y revestimiento definitivo.
Por otro lado, entronques con sección semicolapsada (derrumbes parciales desde el primer contrato de obra) cuyo colapso se extendía a las galerías de conexión, los cuales demandaron su recuperación total con procesos de excavación mecánica, soporte con enfilajes, arcos metálicos, instalación de pernos y drenajes, colocación de concreto lanzado y terminación de cada empalme con el túnel principal.
Diseño, reparación y terminación de los túneles cortos
Además del Túnel de la Línea, el proyecto lo conforman otros 23 túneles viales de longitud inferior a 1 km, los cuales en total suman una longitud de 5 km. La construcción de estos túneles cortos fue concebida con el objetivo de mejorar el diseño geométrico de la nueva calzada en construcción, para aumentar la velocidad de operación y, adicionalmente, disminuir la accidentalidad de este importante corredor vial.
Los túneles cortos se excavaron principalmente en niveles de suelos, saprolito y roca meteorizada. Durante la excavación de los túneles realizada por el contratista inicial, en la mayoría de los túneles el macizo rocoso presentó un alto fracturamiento, metamorfismo y filtraciones de agua, lo cual, sumado a las bajas coberturas verticales y laterales existentes, además de procesos constructivos poco rigurosos, generaron algunos problemas de estabilidad durante la fase de construcción inicial. Esto generó fallas principalmente debido a cargas de desprendimiento que, en algunos casos, llevaron al colapso de los taludes de los portales.
Los túneles cortos se excavaron parcial o totalmente por el contratista inicial entre los años 2009 y 2016. En la etapa de terminación, que inició en agosto de 2017, para el contratista fue necesario realizar un diagnóstico del estado en que se encontraban los túneles, el cual llevó a diseñar el mejoramiento del soporte existente, adelantar la modificación y optimización del sistema de impermeabilización y diseñar el revestimiento en concreto convencional de todos los túneles.
Así, con los nuevos diseños para la etapa de terminación de las obras, se logró mejorar los factores de seguridad, incrementar la vida útil de los túneles y mejorar las condiciones de seguridad para los futuros usuarios de la vía.
Hacia adelante: tres lecciones quedan
Una de las principales lecciones aprendidas en este proyecto está relacionada con la planeación. Es necesario robustecer los diseños de preinversión (estudios y diseños de prefactibilidad y factibilidad), fortaleciendo el tipo y cantidad de estudios y trabajo de campo que permiten caracterizar adecuadamente las condiciones de los terrenos y procesos de estimación de costos más rigurosos que no solo contemple el cálculo de cantidades de obra y la identificación de precios unitarios, sino que considere un adecuado planeamiento de obra, y definición de ciclos y procesos constructivos. Una buena planeación reduce la incertidumbre en la ejecución.
Asimismo, es indispensable contar con planes de gestión de riesgo. En Colombia estamos jóvenes en este tipo de análisis y los riesgos deben tener un proceso de identificación y análisis cualitativo y cuantitativo, pues representan costos que deben ser evaluados y considerados.
Finalmente, es importante hacer una adecuada gestión de la información de los proyectos. Todos los proyectos deben quedar bien documentados, estandarizados y sistematizados. Esto permite hacer una buena retroalimentación.
“En el túnel de la Línea se instaló un programa de monitoreo de instrumentación geotécnica muy riguroso y un proceso de excavación controlado, con avances cortos y una rápida instalación del soporte. De esta forma fue posible superar exitosamente todas las zonas de falla existentes a lo largo del túnel”.
*Este artículo se encuentra publicado en la Revista Infraestructura y Desarrollo, realizada por la Cámara Colombiana de la Infraestructura, edición No. 96 noviembre 2020 – febrero 2021.