Nueva ruta: Túnel El Melón II en Chile

  • La obra otorga continuidad a la Ruta 5 Norte al contar con dos pistas por sentido. Contempla la materialización de un nuevo túnel, aledaño al actual con sus respectivos accesos Norte y Sur.

El proyecto denominado “Relicitación Concesión Túnel el Melón” contempla la materialización de un nuevo túnel, aledaño al actual con sus respectivos accesos Norte y Sur, de manera de considerar unidireccionalidad en cada uno de los túneles, introduciendo dos pistas a lo largo de todo su trazado.

Consiste en la construcción, mantención y explotación de las obras “con el objeto de mejorar el estándar técnico y los niveles de servicio de la actual vía concesionada; considerando para ello, tanto el aumento de los niveles de seguridad, como el aumento de su capacidad vial respecto de la Concesión Actual Túnel el Melón”, complementa Sergio Órdenes Cocio, Gerente de Ingeniería Concesión Túnel El Melón II de Constructora Conpax.

Una obra de ingeniería con desafíos en logística, tipologías de excavación y sostenimientos del túnel debido a las condiciones geológicas y geotécnicas a lo largo del trazado, fueron parte de los retos de la obra.

Obras

Entre los trabajos de la concesión actual destaca el mejoramiento del túnel existente, mediante obras de ampliación del gálibo vertical y modernización de su equipamiento y sistemas de gestión que controlan la operación del mismo. Además, contempla el mejoramiento de los accesos norte y sur de la concesión actual (túnel existente), tales como rectificación de curvas, mejoramiento de los pavimentos existentes, modernización de la señalética y elementos de seguridad, entre otros.

Entre las nuevas obras se considera dos pistas a lo largo del trazado y todos los elementos y sistemas requeridos para su puesta en marcha y operación. También la construcción de accesos norte y sur para el nuevo túnel, galerías de conexión, tanto vehicular como peatonal, entre ambos túneles y la mantención y explotación de las obras preexistentes y de las nuevas obras.

Además, se consideran como parte del proyecto, las obras de saneamiento, actualización de la señalética y de los sistemas de seguridad vial, así como de los sistemas de iluminación, sistemas de detección de gases y ventilación al interior de los túneles, implementación del sistema de cobro electrónico con tecnología de flujo vehicular sin detención (Free Flow), entre otras faenas.

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Nuevo Túnel

Para la construcción de las obras del Túnel se utilizó principalmente el método de “Perforación y Tronadura” (“Drill & Blast”), apto para las condiciones de excavación en roca, destacándose por su gran flexibilidad de ajuste a cambios litológicos o geotécnicos, secciones de las obras y movilidad de los equipos, entre otros. En el acceso sur, que presentó condiciones de suelo en su inicio, se utilizó el método NATM (New Austrian Tunneling Method o Nuevo Método Austríaco de construcción de Túneles) de excavación.

Solo en suelos y roca tipo R5, se ejecutó la excavación empleando métodos mecánicos (Retroexcavadora con balde), todo el resto de la excavación se realizó utilizando explosivos.

Se abordó por dos frentes de avance, se inició la construcción por el frente norte (excavación de norte a sur) el 23 de febrero de 2019, en un sustrato de roca con tronaduras de hasta 4,5 metros de avance, dependiendo de la calidad de la roca. Con posterioridad, a inicios de abril de 2019, se comenzó la excavación del frente sur (excavación de sur a norte) en un sustrato de suelo, aplicando el NATM (New Austrian Tunneling Method), esto fue por los primeros 50 metros, después de lo que se encontró un sustrato de roca andesítica propia de la Cordillera de Los Andes.

Cabe destacar que uno de los principales desafíos de la construcción del nuevo Túnel fue la coincidencia de los dos frentes de excavación al momento de su unión. Se verificó una desviación en el eje central, de 4 cm en horizontal y de 2 cm en vertical”, señalan desde la Dirección General de Concesiones del Ministerio de Obras Públicas (MOP).

Ambos frentes se unieron el 12 de mayo de 2020. Las conexiones peatonales se iniciaron en agosto de 2019 y terminaron en julio de 2020. La conexión vehicular se ejecutó entre abril y junio de 2020”, comentan desde el MOP.

Como lo destaca Sergio Órdenes Cocio, un aspecto interesante de este contrato es la variedad de especialidades involucradas, como por ejemplo: Proyectos Viales, excavación de portales, excavación y sostenimiento de túneles, sostenimiento de taludes (exteriores), Ventilación, iluminación, sistema de incendio, sistema ITS (Intelligent Traffic System), Sistema de Peaje MLFF ( Multi Lane Free Flow), entre otros.

Uno de los factores que aporta mayor complejidad al proyecto es estar construyendo al costado de la Ruta 5. La que por su importancia en la conectividad del país significa todo un reto minimizar los impactos que la construcción produce”, comenta el ejecutivo de Conpax.

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Bajo tierra

Para el trazado del nuevo Túnel se definieron seis clases de excavación y soporte, conformadas principalmente por la combinación de pernos helicoidales y hormigón proyectado. En el caso de rocas de menor calidad y suelos, se utilizaron marcos reticulados y marcos noruegos.

El sostenimiento de roca permanente consistió en pernos helicoidales de 25 mm y 4 m de longitud, instalados radialmente e inyectados con lechada y hormigón proyectado con fibra y en las rocas de peor calidad, se utilizaron complementariamente Marcos Noruegos.

Para la impermeabilización del Túnel, se utilizó un aditivo impermeabilizante en el hormigón proyectado, CRISTALIZANTE MS-300 de BASF. Adicionalmente, el proyecto contempló la colocación de barbacanas sistemáticas y tubería recolectora.

Como caso particular, “en los primeros 10 m del Túnel en las bocas norte y sur, se aplicó un sostenimiento denominado “Emboquille”, consistente en emplear hormigón proyectado reforzado con Mallas ACMA, Marcos reticulados y Marchiavantis”, complementan desde el MOP.

En el inicio del tramo sur del Túnel, se encontró material tipo suelo, por lo que se aplicó metodología de excavación NATM y en el inicio del tramo norte, se encontró roca, por lo que fue necesario excavar con el método de perforación y tronadura (drill & blast), en ambos casos con avances de 1 m de extensión.

Teniendo en cuenta el rango de aplicabilidad de las distintas clases de soporte, asociados a los diferentes tipos de comportamiento geotécnico, cerca del 95% de la longitud del trazado, requirió Clase de Soporte, tipo CS2 (R2) y CS3 (R3), lo que favoreció el desarrollo de las excavaciones.

Geología compleja

Uno de los principales desafíos constructivos del proyecto fue la geología. Durante la construcción del Túnel I (puesto en marcha en 1995) se produjo un desprendimiento importante al atravesar una falla del macizo rocoso. Al contar con dicha información y adecuadas consideraciones del tipo de soporte pudimos sortear sin ningún inconveniente la construcción del Túnel II”, recuerda Sergio Órdenes Cocio.

El Nuevo Túnel El Melón fue excavado principalmente en roca, tipo andesitas. En algunos sectores del Túnel, fue posible evaluar que estas andesitas formaban paquetes discretos interestratificados concordantemente con unidades de tobas, areniscas y lutitas. La andesita representó un 63% del total de túnel excavado. Las unidades litológicas menores, interestratificadas con la andesita, representan un 6% de distribución.

Las unidades descritas, se encuentran cortadas por rocas intrusivas del Batolito Plutónico El Melón – Catapilco, correspondiente a la Unidad Cavilolén. Estas unidades, corresponden a dioritas y granodioritas, representando el 16% del total de la excavación. Brechas ígneas e hidrotermales fueron encontradas en asociación con fallas, constituyendo el 12% de la excavación total.

En el extremo sur del Túnel, se identificaron paquetes estratificados de rocas volcánicas, piroclásticas y sedimentarias que presentaron muy mala calidad geotécnica en los primeros 100 metros de excavación.

“Esta realidad geológica, obligó a ejecutar una metodología de excavación con construcción de contrafuerte, avances con pernos Marchiavanti en la clave del Túnel y fortificación que incluyó sectores con marcos reticulados/noruegos, malla electrosoldada, hormigón proyectado y pernos de anclaje”, comentan desde el MOP.

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En el extremo Norte del Túnel, se presentaron asociaciones de estas rocas intrusivas con rocas afectadas por alteración hidrotermal y fallas. Esta asociación geológica fue enfrentada, desde el punto de vista constructivo, con la aplicación de una metodología de perforación y explosión (drill & blast) con navegación y modelamiento digital, lo que permitió tener un mayor control del contorno del Túnel y de los avances realizados en las condiciones descritas.

En ambos extremos del Túnel se construyeron portales, con volúmenes de excavación aproximada de 50.000 m3 cada uno. Igualmente, en ambas bocas se proyectaron Túneles falsos de 15 m de longitud cada uno.

El contrato de concesión aumentará el estándar del túnel existente, a un nivel similar al del Túnel nuevo, esto sólo limitado por las condiciones existentes, susceptibles de ser modificadas. Cabe destacar que la entrega de la totalidad de las obras está programada para su puesta en marcha provisoria en 2022.

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