El Túnel Base de San Gotardo
: tecnología para el futuro
El proyecto
Sistema
de medición del túnel
Replantear
de manera sencilla
Condiciones
adversas en Faido
Medición
de perfiles
Vigilancia
de las deformaciones
Acerca
de Amberg
Con el fin de integrar Suiza en la moderna red ferroviaria
hay que construir nuevas líneas aptas para los trenes de
alta velocidad. El túnel de San Gotardo, que costará alrededor
de 7000 millones de francos suizos, constituye la base para
el ferrocarril suizo del futuro. Las conexiones en el transporte
internacional existentes entre los nodos de Zúrich y Milán
resultarán considerablemente más rápidas y ofrecerán una
alternativa real al viaje por carretera o avión. Se calcula
que cuando el tramo esté acabado circularán por él diariamente
entre 200 y 220 trenes de mercancías.
El Túnel Base de S. Gotardo está formado por dos túneles
de una vía que transcurren aproximadamente a 40 m de distancia
y que están unidos cada 325 m por galerías de conexión.
 La
construcción del túnel se ha dividido en cinco secciones,
cada una con un punto de acceso propio:
• Erstfeld -
boca Norte
• Amsteg - túnel
de acceso horizontal, 1.2 km de longitud
• Sedrun - dos
pozos ciegos, 800 m de profundidad y 8 m de diámetro,
accesibles por un túnel horizontal de aprox. 1 km de longitud
• Faido - una
galería de acceso inclinada de 2.7 km de longitud, con
una pendiente del 12 % y una diferencia de altura de 300
m
• Bodio - boca
Sur
El Túnel Base de S. Gotardo marcará la pauta en calidad
y seguridad gracias a un completo sistema de seguridad.
La construcción de dos túneles elimina la posibilidad de
choques frontales y los dos pares de túneles de conexión
permiten que los trenes pasen de un túnel a otro, lo que
es particularmente importante durante los trabajos de mantenimiento.
Cada una de las secciones de Sedrun y de Faido incluye una
estación multifuncional que ofrece en caso de accidente
espacios seguros para los pasajeros y estaciones de emergencia
para los trenes. Las galerías de conexión disponen de pasos
para cruzar las vías, un sistema de ventilación y una salida
al exterior que permita la rápida evacuación en caso de
accidente. Esos accesos intermedios no sólo permiten integrar
los dispositivos de seguridad, también hacen posible el
trabajo simultáneo de hasta cuatro tuneladoras, con lo que
se consigue reducir a la mitad el tiempo total de la construcción,
unos 9 años.
La geología y el tipo de rocas de la zona determinan el
método de construcción del túnel y por eso los ingenieros
crean diferentes perfiles para el túnel en función de las
rocas que van encontrando. Casi el 90% del Túnel Base de
S.Gotardo atraviesa roca apta para ser excavada utilizando
tuneladoras. El resto -la sección de Sedrun y la estación
multifuncional de Faido- han de perforarse con explosiones
controladas. En grandes tramos del túnel las condiciones
son sumamente duras, como en un tramo de 5 km de longitud
con más de 2000 m en que las temperaturas de la roca pueden
subir hasta los 45°C. Esas condiciones afectan a los métodos
empleados y a la complejidad de todo el proyecto de construcción.
En las profundidades del túnel de Faido, Leica Geosystems
y Amberg Measuring Technique han ofrecido una solución topográfica
integrada para el método de perforación y explosión. Hasta
el momento se han excavado más de 300 m de esta sección
y, debido a la enorme presión de la roca, el túnel se está
excavando en dos etapas: primero la parte superior, o frente
de ataque, y después la parte inferior, o berma. Se necesitan
unos 450 kg de explosivos para cada ronda de perforación
y el túnel avanza de 1 a 3 m cada día.
El sistema de medición de túneles Leica TMS permite medir
automáticamente y replantear los perfiles utilizando taquímetros
de la Serie Profesional Leica TPS 1100.
El concepto tras el sistema fue identificar las tareas
de producción requeridas por el trabajo y automatizarlas
de modo que un técnico no especializado en topografía, p.ej.
el capataz del túnel, pudiera realizar el replanteo. Antes,
para posicionar con precisión los arcos de apoyo del túnel,
la cuadrilla tenía que perforar el túnel aproximándose lo
más posible al perfil requerido para ajustar en él los arcos.
Después los topógrafos comprobaban el trabajo, fijaban los
arcos en el frente y daban las instrucciones para continuar
los trabajos. Pero si el frente no había sido perforado
con suficiente amplitud respecto al perfil correspondiente,
había que retirar los arcos y seguir con la perforación.
Si, por el contrario, el perfil era demasiado grande, la
cantidad de hormigón proyectado necesario entre los arcos
aumentaba considerablemente. En ambos casos se incrementaban
de modo significativo los costes de la construcción del
túnel.
Los taquímetros Leica TCRA 1105 se montan muy arriba en
las paredes del túnel y se controlan mediante el Leica TMS,
que realiza automáticamente las tareas de medición y vigilancia,
p.ej. alineación, perfil excavado, posición de los arcos
o grosor del hormigón proyectado necesario. Cada taquímetro
lleva incorporado el potente software Leica TMS SETout PLUS.
La topógrafa Elke Fischer prepara e introduce todos los
datos del proyecto y la geometría utilizando el Leica TMS
OFFICE en un ordenador y luego transfiere esa información
al taquímetro por medio de una tarjeta PCMCIA antes del
comienzo de los trabajos.
 Kurt
Weidner, topógrafo-jefe de Amberg Measuring Techniques,
es uno de los ingenieros encargados de las mediciones en
la obra de la sección de Faido, y nos dice: "Aquí utilizamos
exclusivamente herramientas de Leica. TMS, la combinación
de taquímetros Leica con el software de Amberg, se está
empleando en cuatro secciones del túnel. Los taquímetros
se utilizan directamente para controlar la posición de los
arcos y la situación de los perfiles después de realizar
las explosiones y para asegurar que la superficie tiene
la forma correcta."
Obviamente, en el sector de la construcción el tiempo
es oro y, por eso, en el Túnel Base de S. Gotardo se trabaja
las 24 horas del día, en turnos de 8 horas con cuadrillas
de seis trabajadores cada uno. Cada cuatro días hay un período
de 8 horas que se dedica a las tareas de mantenimiento de
las máquinas. El cambio de turno se efectúa en pocos minutos
y en cada cuadrilla hay uno o dos trabajadores que han sido
entrenados en el manejo del TMS y que son responsables de
pasar la información al siguiente turno. El sistema Leica
TMS es una gran ayuda para el correcto traspaso de la información
y la rápida continuación del trabajo puesto que todos los
datos del proyecto ya están disponibles en el aparato.
"El principio es muy sencillo: la instalación es
efectuada por el topógrafo y después podemos entrenar a
los operadores de manera que sepan cuáles son los puntos
que deben introducir en el programa", continúa Weidner.
"Preparamos la información básica de la sección y de
sus correspondientes puntos de medición. Los trabajadores
pueden entonces utilizar solos el instrumento sin más asistencia
del ingeniero."
Una vez instalado el sistema su manejo es efectuado por
personal de la obra que no necesita tener conocimientos
específicos de topografía. La principal ventaja de este
procedimiento es que no se producen retrasos por no tener
que esperar a que llegue el ingeniero. Además, el trabajo
realizado por el personal de la excavación es más preciso
y productivo, de manera que se optimiza el proceso y se
ahorran costes.
"En cada uno de los turnos hay seis ingenieros topógrafos
disponibles en la obra. El nuevo sistema les permite ahorrar
mucho tiempo para dedicarlo a trabajos de planificación
o a resolver otros problemas."
El capataz de la obra del túnel puede hacer tareas de
medición rutinarias con ayuda del Leica TMS SETout PLUS
en modo de producción, entre ellas:
• Perforación y explosión
• Avance convencional
• Avance del frente
• Proyección y apantallado de tubos
• Láser de alineación
• Posicionamiento de arcos
"El sistema es muy fácil de usar y la gente que trabaja
con él está muy contenta con sus prestaciones. La unidad
de control remoto se puede sujetar en la mano, justo delante
del cuerpo, pero el sistema también se puede comandar por
radio", dice Weidner. "También tenemos un lugar
seguro para el ordenador, a 1500 m de distancia de la obra."
Aunque antes de empezar los trabajos del túnel se habían
hecho ensayos geológicos y evaluaciones, el verdadero tipo
de las rocas presentes no se conoce hasta que comienzan
las obras de excavación.  Ese
fue el caso de Faido, donde en abril de 2002 se produjo
un hundimiento parcial de la bóveda de una conexión transversal
ocasionado una cavidad de ocho metros de altura.
A pesar de la predicción efectuada con la ayuda de perforaciones
de sondeo, el avance de la obra se topó con una capa de
roca muy inestable formada por gneis Lucomagno descompuesto.
Eso obligó a modificar los métodos de trabajo y a reforzar
la excavación con arcos de acero deformables y un denso
sistema de anclaje.
"Las deformaciones requirieron correcciones en el
método de construcción del túnel", dice Weidner. "Hacernos
los dibujos y continuamente estamos cambiando los perfiles
en función de las condiciones de las rocas que encontramos.
Con el Leica TMS ha dejado de ser un problema preparar las
coordenadas del perfil. Antes teníamos que hacerlo todo
a mano y nos llevaba bastante tiempo."
Otro programa integrante del software Leica TMS es el
Leica TMS PROFILE, que permite medir y controlar perfiles,
proporcionando una comparación exhaustiva entre el diseño
y los datos actuales de medición y del proyecto.
"Ahora también podemos determinar nuestra posición
precisa en el túnel. Podemos establecer si estamos exactamente
en la posición correcta para el perfil, mediante la comparación
de la distancia medida en el túnel con la teórica y, en
caso de desviaciones, hacer de inmediato las correcciones",
dice Weidner. "Antes no teníamos esa posibilidad de
control y estábamos obligados a volver a medir con una cinta."
"La medición electrónica de distancias, integrada
en el software del taquímetro, nos permite medir cada punto
de forma precisa en 10 segundos", explica Weidner.
"Cuando queremos un control exacto también podemos
utilizar una función especial del programa con la que podemos
seleccionar puntos individuales. Eso constituye una auténtica
novedad en la técnica topográfica."
A la vez que avanza la construcción del túnel es necesario
vigilar las posibles deformaciones del perfil del túnel.
El método de perforación y explosión produce una presión
elevada y por eso hay generalmente una diferencia entre
la dirección en que se ejerce la fuerza y el punto de control
en el frente. Para las tareas de vigilancia se utiliza un
Leica TCA2003 ya que ofrece una precisión de algunos milímetros.
Se emplean tablillas de puntería blancas con señales amarillas
para la reflexión. Se colocan en la parte de arriba del
túnel (en tres puntos) y en la parte de abajo (en dos puntos).
"Para vigilar las deformaciones se han instalado
hasta el momento más de 300-400 puntos de control",
dice Weidner. "Esos puntos se controlan una o dos veces
por semana para obtener un registro de los movimientos.
La mayor deformación medida hasta ahora ha sido de 50 cm.
Mediante el software se pueden hacer los cálculos y comprobar
los puntos desde una distancia de 50-100 m. En un periodo
de cuatro meses los puntos de control se comprueban dos
veces y los puntos fijos, una vez."
El Grupo Amberg está formado por empresas altamente especializadas
que cubren un amplio espectro de tareas en la construcción
subterránea, desarrollando soluciones que permiten avanzar
en nuevas dimensiones en la construcción por debajo de tierra.
Amberg Engineering Ltd. planifica y diseña nuevas estructuras
y proyectos de saneamiento, ocupándose de la organización
de la obra, la elaboración de informes técnicos y la realización
de valoraciones de daños y de estados iniciales.
Amberg Measuring Technique Ltd. desarrolla sistemas e
instrumentos para solucionar problemas de medición en construcción
subterránea y ferroviaria, incluyendo los anteproyectos,
la supervisión de la obra y la medición topográfica. |
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