Obra de ingeniería: Túnel El Melón II

Con esta obra se otorga continuidad a la Ruta 5 Norte, que une Chile de Norte a Sur, al contar con dos pistas por sentido. En la actualidad el proyecto se encuentra prácticamente terminado, con ambos túneles en marcha blanca.  

La obra denominada “Relicitación Concesión Túnel El Melón” contempló la materialización de un nuevo túnel, aledaño al existente con sus respectivos accesos Norte y Sur. Con esto se consiguió tener dos pistas de circulación en cada sentido a lo largo de todo el trazado de la Concesión. “Los accesos viales se materializaron en superficie sobre el actual trazado de la Concesión en operación, modificando el perfil existente y, en consecuencia, aumentando la velocidad de diseño en gran parte de esta”, señalan desde la Dirección General de Concesiones del Ministerio de Obras Públicas (MOP).

“Se realizó un cambio completo a todo el equipamiento del Túnel I para que esté al mismo estándar del Túnel II, ya en funcionamiento. También se trabaja en el cambio de la plaza de Peaje que incluirá el sistema Multi Lane Free Flow (MLFF)”, señala 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 nuevo túnel, debido a las condiciones geológicas y geotécnicas a lo largo del trazado, fueron parte de los retos de la obra. La entrega de la totalidad de las obras de construcción del contrato, para su puesta en marcha provisoria, fue en septiembre de 2022.

Túnel I

Desafíos en logística, tipologías de excavación y sostenimiento del nuevo túnel, debido a las condiciones geológicas y geotécnicas a lo largo del trazado, fueron parte de las tareas constructivas.

Posterior a la puesta en marcha del túnel nuevo el 22 de julio del 2021, se inició la remodelación del Túnel I, que consistió en la demolición de la losa superior para cambiar de un sistema de ventilación semi transversal a uno longitudinal con jet fan. Cambio de sistema de ventilación, iluminación, modernización de postes SOS, paneles de mensajería variable, control de gases, paneles de acero vitrificado, entre otros.

Para la construcción de las obras del túnel, se utilizó principalmente el método de “Perforación y Tronadura” (Drill & Blast), que es 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.

Túnel II

El nuevo Túnel El Melón (Túnel N° 2), tiene una extensión de 2.798 m, con una pendiente del 3,43% -se encuentra más elevado el sector Sur que el Norte. La sección transversal del nuevo túnel corresponde a una sección semicircular. El gálibo vertical útil es de 5,0 m (de acuerdo a 3.005.3, del MC-V3), mientras que el gálibo horizontal máximo es de 11,08 m (en el ecuador de la sección), que posibilita la construcción en su interior de veredas de 0,75 m, bermas 1,0 m y calzada de dos pistas de 3,5 m cada una. El proyecto contempló, además, la construcción de una conexión vehicular y cuatro conexiones peatonales, entre ambos túneles.

El túnel se abordó por dos frentes de avance iniciando 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 diario, 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, esto fue en los primeros 50 metros, después de ello se excava en 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 el MOP.

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

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Desafíos subterráneos

Sobre la base del estudio de las condiciones geológicas y geotécnicas esperadas a lo largo del 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 la Dirección de Concesiones.

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

“Un desafío importante en la ejecución del Túnel I fue la remoción de la losa superior del sistema de ventilación semi transversal anterior, sin dañar la losa inferior del pavimento existente. Para lograrlo, se utilizaron máquinas especiales para no dañar el pavimento”, señala Sergio Órdenes Cocio.

Compleja geología

“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 inconvenientes la construcción del Túnel II”, recuerda Sergio Órdenes Cocio.

El nuevo túnel El Melón fue excavado principalmente en roca, tipo andesita. 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. 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”, indican desde el MOP.

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 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.

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Pavimentación

En la pavimentación del nuevo túnel, se aplicó una carpeta de hormigón de 23 cm de espesor, sobre una capa de subbase de 15 cm. “El ambiente generado al interior del túnel, con humedad controlada y sin saltos abruptos de la temperatura (en particular, sin calores extremos que generan daños en las losas de hormigón), permiten una adecuada conservación del pavimento, aumentando considerablemente su vida útil, en comparación con un pavimento de las mismas características, construido al exterior”, señala Sergio Órdenes Cocio.

Una de los principales desafíos de la etapa de construcción de las nuevas pistas de los ejes 1 y 2 del contrato, fue la ejecución en etapas de desvíos con tráfico, manteniendo el tránsito hacia el túnel II.

Uno de los principales desafíos de la etapa de construcción de las nuevas pistas de los ejes 1 y 2 del contrato (ejes principales de la ruta 5), fue la ejecución en etapas de desvíos con tráfico, manteniendo el tránsito hacia el túnel II. Las condiciones de espacios son bastantes restrictivas y más aún en el sector de entrada del túnel II, en el cual se producen desniveles de hasta 6 metros de altura.

“Dada las diferencias de niveles que se producen en las bocas del Túnel I y Túnel II en el lado sur y producto de la cercanía de las pistas con tráfico era necesario modificar la solución original y considerar un sistema de excavación que permitiera mantener el tráfico ininterrumpido a 1 m de la excavaciones”, detalla el ejecutivo de Conpax.

Dado lo restringido del espacio para ejecutar las obras y mantener el tráfico sin interrupciones, los desvíos del lado sur del contrato y principalmente los del sector de la plaza de peaje, fueron de una complejidad muy alta, ya que fue requerimiento del mandante que estuviesen operativas la mayor cantidad de casetas de cobro manual mientras se realizaban los desvíos de tránsito.

La pavimentación consistió en un pavimento asfáltico de 15 cm en dos capas ( 8 cm de base intermedia y 7 cm de concreto asfáltico de rodadura).

 

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