Construcción de túneles. El Proyecto

Buscando la calidad global del sistema, la fase de proyecto, con sus etapas de desarrollo es, sin duda, de la mayor importancia y dificultad. Sin un proyecto fiable, no será posible alcanzar la calidad global; aparecerán sorpresas en las fases de construcción y de explotación y será necesario aplicar medidas improvisadas que conducirán, muy probablemente, a incrementar los costos, impidiendo optimizar las inversiones.

Etapas de desarrollo de un proyecto
Etapas de desarrollo de un proyecto

Incertidumbres Geológicas

La mayor dificultad para alcanzar la calidad global en un túnel radica en las incertidumbres geológico-geotécnicas, que pueden existir en un proyecto y subsistir en la fase de construcción. Por esta razón, es preciso utilizar todos los medios necesarios que permitan reducir las incertidumbres geológicas a niveles aceptables. [26]

Deberán utilizarse los conocimientos técnicos y las técnicas más adecuadas para conseguir un modelo geológico preciso y fiable, sólidamente fundamentado en los datos obtenidos en las campañas geológicas y geotécnicas, en las mediciones realizadas “in situ” y en el laboratorio. [2, 13, 21, 25, 45, 47, 52]

Será necesario diseñar y desarrollar, en las diferentes etapas del proyecto, una campaña geológica acorde con la importancia y la complejidad del túnel. [8, 27, 29]

La aplicación de técnicas geoestadísticas permiten obtener valores más representativos de los parámetros resistentes de los diversos tipos de terreno

La lucha contra las incertidumbres geológicas se extiende también a la fase de construcción, pudiendo ser necesario realizar sondeos de reconocimiento del frente y/o utilizar métodos sísmicos cuando se empleen tuneladoras.

Las campañas de investigación del terreno tienen que incluir un estudio hidrogeológico riguroso, que permita estimar las posibles incidencias del agua subterránea en la estabilidad, y en el proceso constructivo del túnel, en la durabilidad de los revestimientos, así como analizar la influencia de la construcción del túnel en el régimen hidráulico del subsuelo (fuentes, manantiales, ríos, …). [55]

Se podría cometer un error importante diseñando campañas de investigación del terreno insuficientes. Se incrementarían las incertidumbres geológicas y, en consecuencia, los riesgos inherentes que podrían dar lugar a situaciones peligrosas imprevistas en la fase de construcción, con la posibilidad de rebasar ampliamente las previsiones económicas y de plazo. [33, 37]

Debemos tener presente, que el costo de una campaña geotécnica es muy inferior al de la construcción de un túnel, y este costo quedaría justificado con la reducción del que se podría obtener en la construcción.

Sin embargo, a pesar de todos los esfuerzos para obtener los datos necesarios que permitan disponer de un modelo geológico fiable, por muy completa que haya sido la campaña geológica realizada, subsistirán incertidumbres geológicas remanentes. Varias son las causas: alta variabilidad del terreno en el subsuelo, posibles errores de interpretación de las estructuras geológicas entre sondeos, variabilidad e incertidumbre de los parámetros geotécnicos, ejecución deficiente de los sondeos, errores en la realización de los ensayos de laboratorio, errores que se cometen en el uso de las clasificaciones geométricas, etc. [19]

Como consecuencia de estas incertidumbres remanentes, no siempre los parámetros obtenidos del terreno son representativos de éste, pudiendo existir la posibilidad de realizar una caracterización incorrecta del terreno. La probabilidad de que esto ocurra será tanto mayor, cuanto mayor sea la complejidad geológico-geotécnica de los terrenos.

El desarrollo de las campañas de investigación del terreno, deberá seguir las directrices y recomendaciones de los organismos internacionales y nacionales competentes en la materia. [2, 13, 14, 18, 21, 29, 32, 33, 46, 51, 78]

Criterio de diseño de campañas de campo; número de sondeos y costo (EM 11/0-2-2901, 30 mayo 97, USACE):

Costo de los sondeos y ensayos en % del costo de construcción Separación entre Sondeos Longitud de Sondeos /

100 m. de túnel

Caso base 0.4-0.8 150-300 m 15-25 m
Rango extremo 0.3-10 15-1.000 m 5-1.000 m
Para las condiciones indicadas, multiplicar el caso base por los factores siguientes:
Geología sencilla 0.5 2-2.5 0.5
Geología compleja 2-3 0.3-0.5 2-3
Zona rural 0.5 2-2.5 0.5
Urbana densa 2-4 0.3-0.4 2-5
Túnel profundo 0.8-1 Incrementar el espaciado de los sondeos proporcionalmente a la profundidad del túnel
Acceso modos 0.5-1.5 5-10+ Variable
Pozos y boquillas NA Al menos uno por cada NA
Problemas especiales 1.5-2 0.2-0.5 localmente Variable

Consideración de los riesgos

La calidad global exige identificar, minimizar, evaluar y gestionar los posibles riesgos asociados al proyecto, la construcción y la explotación de toda obra subterránea a lo largo de su vida útil. [1, 3, 16]

La gestión de los riesgos debe extenderse, también, a los diferentes apartados del contrato de licitación y al contrato de las aseguradoras. Puede identificarse un catálogo amplio de riesgos asociados a materias relacionadas con: la caracterización del terreno, el diseño y el método constructivo de los túneles, los riesgos geológicos (Carst, squeezing, swelling, agua subterránea, gases, incendios, colisiones,…), el medio ambiente, la seguridad y la salud, los plazos y costos de ejecución, la durabilidad de la obra, las afecciones a terceros, etc. [34, 35, 36, 37, 44, 47]

El proyecto de un túnel debe identificar los riesgos, concretados en una matriz de riesgos, evaluar sus consecuencias estimando las probabilidades de que ocurran, así como desarrollar las medidas apropiadas de prevención y mitigación, mediante un Análisis de Riesgos (AR) cualitativo y cuantitativo, que posteriormente se completará en las fases de construcción y explotación. El documento de AR es imprescindible en todo proyecto. [20, 26, 30]

Criterio de valoración de riesgo
Criterio de valoración de riesgo

Existe una abundante documentación relacionada con la gestión de riesgos en túneles (ver bibliografía).

El tratamiento de los riesgos queda completado con los documentos de Análisis de Riesgos y de Gestión de Riesgos.

El Análisis de Riesgos, por tanto, identifica los riesgos y evalúa las consecuencias negativas asociadas al proyecto en términos de costo-plazo, incluyendo las afecciones a terceros, siguiendo una metodología cíclica de cada fase y etapa del sistema, trasladando las conclusiones de la información generada en cada fase o etapa a las siguientes.

La Gestión de Riesgos es el proceso que mitiga y controla los riesgos en todas las fases del túnel, transmitiendo el análisis de riesgos a todas ellas mediante un registro abierto de riesgos identificados (obtenidos del análisis de riesgos), en el que se incluye la descripción detalladas de las medidas mitigadoras y de las medidas de control, riesgos del cliente, etc.

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