Túnel de la Quiebra: Ícono de la ingeniería

A inicios de diciembre de 2021, Colombia entregó Vías del Nus, su quinto proyecto de Cuarta Generación (4G), que incluye el famoso Túnel de La Quiebra que forma parte de Unidad Funcional 3.  La obra permite una conexión más eficiente de la zona industrial de Antioquia y el paso de la mercancía del suroccidente de Colombia hacia los puertos del Caribe.

El nuevo Túnel de La Quiebra en Colombia, localizado en el municipio de Santo Domingo (Antioquia), se encuentra enmarcado en la formación geológica del batolito antioqueño, en la zona de granodioritas y dioritas. Está compuesto por dos túneles cada uno con 4250 m de longitud, que están separados por 30 m entre sí, la sección promedio es de 89 m2; en la zona de las bahías se amplía hasta llegar a 110 m². El ancho promedio de la excavación es de 11,4 m y la altura máxima es de 8,75 m. Cada túnel tiene dos carriles con berma y andén; posee 7 galerías de conexión y una bahía de parqueo al frente de cada galería.

Los túneles de La Quiebra atraviesan un obstáculo geomorfológico en el borde del batolito antioqueño que se denomina alto de La Quiebra y que geográficamente es el límite del Magdalena Medio y la zona central de Antioquia. En 1929, se construyó un túnel de 3,7 km en la misma zona, con el objetivo de darle continuidad al ferrocarril de Antioquia, el cual viene del Magdalena Medio por el cañón del río Nus y conecta con el cañón del río Porce; constituyéndose en la salida natural del Valle de Aburrá al río Magdalena. Así se obvian las pendientes propias del macizo rocoso de la zona del alto de La Quiebra.

“Esta obra es un desafío en la medida en que se construyó sobre rocas de grandes dimensiones y a una profundidad de 450 metros; para esto fue necesario excavar aproximadamente un millón de metros cúbicos de roca”, explica el presidente de la ANI, Manuel Felipe Gutiérrez.

Vías del Nus, de 157,4 kilómetros de longitud, contó con una inversión en obra por 1.2 billones de pesos (USD 303.8 millones) y estima 2.3 billones de pesos (USD 582.3 millones) más para su etapa de operación y mantenimiento.

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Desafíos en la excavación

Esta vez para una autopista con los más altos estándares técnicos, la excavación de los dos tubos se realizó utilizando el método convencional de perforación y voladura, excavando dos frentes simultáneos por tubo, uno por el corregimiento de El Limón y el otro por el de Santiago. El mayor avance diario logrado, durante la excavación, fue de 33,4 m y el mayor rendimiento mensual fue alcanzado con 774 m. En general, el tiempo de la excavación subterránea fue de 16 meses, teniendo como promedio mensual de avance los 600 m.

Los túneles unen dos valles con una geomorfología en V. La excavación del túnel tuvo una dirección general este – oeste, paralela a los valles. Esto significa que se encuentra paralela a un sistema de fallas lineal que estuvo siempre presente. La cristalización de un batolito genéticamente es debida al enfriamiento de magma, que genera sistemas de dos o tres estructuras y que unidas al sistema paralelo posibilitan la aparición de cuñas a lo largo de toda la excavación. Algunas de ellas de gran tamaño, lo cual significó un especial cuidado a la hora de construir el túnel.

El principal desafío técnico consistió en la excavación de un túnel paralelo a un sistema de fallamiento principal y a unas estructuras transversales que generaron cuñas, algunas de ellas de grandes proporciones. Adicionalmente, dichas estructuras se encontraban rellenas de material arcilloso con presencia de agua, lo que lavaba el relleno de finos ocasionado inestabilidades localizadas, que fueron tratadas mediante la instalación de pernos sistemáticos de 4 m, arcos metálicos y concreto lanzado. El túnel fue perforado en una roca altamente abrasiva con presencia de altos porcentajes de cuarzo.

Adicionalmente, al estar localizado en una formación del tipo batolito, implicó que por el portal Santiago la excavación comenzara en los límites de meteorización de la roca ígnea, que estaban compuestos por perfiles de meteorización de más de 70 m. Esto significó un desafío durante la construcción del portal de un túnel de 90 m² de sección.

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Para la excavación del túnel se emplearon 4 perforadores hidráulicos tipo Jumbo de 3 brazos, los cuales realizaron, en promedio, 4200 m diarios de perforación para voladuras, logrando un avance promedio de 6 m diarios durante el mes por cada uno de los frentes de ambos tubos. Se excavaron aproximadamente 800.000 m3 de roca y se instalaron más de 100 km de pernos, cuyo diámetro es de 1”. El concreto lanzado fue aplicado mediante vía húmeda, utilizando un lanzador hidráulico robotizado tipo robojet.

Los túneles tienen una sección tipo baúl, con un área promedio de 90 m² con una pendiente a dos aguas que, en promedio, fue del 1,5%. El concreto lanzado posee una resistencia de 28 Mpa, acompañado de pernos helicoidales con una longitud de 4 m y un diámetro de 1”; los arcos metálicos instalados fueron construidos con un perfil tipo HEB 100.

El Túnel de la Quiebra, compuesto por tubos de 4,2 km, tuvo una inversión por 683.607 millones de pesos (USD 175.6 millones). Su trayecto genera una reducción de 45 minutos en tiempos de recorrido entre los corregimientos antioqueños de Santiago y El Limón.