Los túneles son pasadizos subterráneos capaces de soportar el peso de la roca que los rodea y el constante trafico de carga para acercarnos a nuestro destino.
Colombia viene trabajando diferentes proyectos de túneles con la necesidad de vencer los obstáculos de la naturaleza, con objetivos claros como el bienestar de la población y mejora de la infraestructura y la economía de nuestro país.
LA IMPORTANCIA DE LOS TÚNELES EN NUESTRO PAÍS
Colombia es un país donde se da el desarrollo desde los puertos marítimos en cada una de sus costas, hasta sus tres cordilleras que lo atraviesan de norte a sur, generando la necesidad de construir túneles carreteros en las vías para mejorar la comunicación terrestre, con diferentes variables como elevadas pendientes, presencia de fallas geológicas y una alta tasa de pluviosidad, creando nuevas oportunidades en la ingeniería, debido a que el 93% de la carga del país se transporta por vía terrestre.
El túnel de la línea, unos de los proyectos icono de la infraestructura colombiana y soñado por más de un siglo en Colombia, está ubicado entre Calarcá y Cajamarca atravesando la cordillera central ya es una realidad.
Este túnel hace parte de la conexión Bogotá - Buenaventura, y está compuesta por una serie de obras bastante complejas que son: 25 túneles, 25 viaductos y 27 km de doble calzada, donde se utilizaron equipos e instalaciones a nivel de infraestructura para poder realizar este proyecto, ya que en el proyecto se encuentra ubicada la falla geológica, La soledad, la cual tiene 1 km de cobertura en el sector del túnel y causa una deformación del macizo, pudiendo ocasionar inconvenientes en el futuro, por tanto se requirió de ingeniería altamente eficiente.
Concretos Argos realizó un buen trabajo en equipo con los diferentes constructores, logrando un suministro de concreto constante, durante 24 horas y los 7 días de la semana. Unos de los productos que más se destacó en la construcción del túnel es el concreto lanzado que más adelante hablamos de sus grandes bondades.
El concreto Lanzado utilizado en el túnel debía cumplir con la capacidad de respuesta que necesitaba la obra con una buena manejabilidad y condición de manejo de temperatura, con el objetivo de disminuir la posibilidad de fisuras u otro tipo de patologías a nivel de concreto.
En algunas zonas del túnel se presentaban afloramientos de agua, por lo que el concreto usado debía tener la capacidad de respuesta para atender la criticidad de la obra.
El primer tramo piloto realizado entre el año 2005 y 2008, con 40 m3 de concretos lanzados, usados en el revestimiento del túnel piloto y en la estabilización del túnel.
La segunda parte se realiza entre enero de 2010 al 2020, en este trayecto se despacharon más de 500,000 m3 de concreto. Concretos Argos en el desarrollo del proyecto contó con varias plantas móviles, permitiendo una mayor eficiencia de los trabajos, como las de concreto ubicadas en la Galicia y Bermellón.
Este proyecto fue todo un reto, no solo de ingeniería sino también por la logística de entrega del concreto, debido a las altas congestiones en el tráfico vehicular que se presentaban en la zona a intervenir, las cuales, podían afectar la calidad del concreto, por lo que las plantas de producción de concreto se ubicaron a lo largo de todo el proyecto, en específico 2 plantas ubicadas cada una en Galicia y Bermellón, para así, poder garantizar la calidad del concreto en el momento de la colocación.
¿Cómo se construye una estructura tan resistente y segura?
Primero se trata el macizo rocoso antes de perforar, estabilizando los taludes por donde iniciará la construcción del túnel en concreto lanzado, que proporciona una estabilización óptima y duradera, disminuyendo los desperdicios. Luego, se controlan las filtraciones de agua durante la construcción haciendo una preinyección con Microcemento Uso Inyecciones en fisuras y poros para crear una base impermeable, sólida y firme.
Una vez estabilizada la estructura, comienza la perforación. Cada sección del túnel construida se estabiliza con concreto lanzado que controla los desprendimientos de roca durante la excavación.
Para proteger el ecosistema de la montaña se rellenan las fisuras con Microcemento Uso Inyecciones, que protege sus recursos hídricos y evitan que se filtren hacia el túnel asegurando las zonas de trabajo y optimizando el rendimiento.
La estructura del túnel puede revestirse con Concreto Estructural o con elementos prefabricados en Concreto Avanzado, un producto de última tecnología que ofrece altas resistencias y un acabado de gran valor estético, garantizando la firmeza de la estructura a través de los años.
Por último, se construyen las vías usando Concreto para Pavimentos especialmente diseñado para soportar y distribuir las mas exigentes cargas del tráfico pesado.
EL CONCRETO LANZADO MAS QUE UN PRODUCTO ES UN ARTE EN EL TUNEL
El concreto lanzado es un arte de colocación que se hace a través de una manguera y arrojado con aire comprimido a alta velocidad sobre una superficie de soporte. La fuerza del chorro que golpea en la superficie compacta el material de modo que se puede soportar por sí mismo sin desprendimiento, aun sobre una cara vertical o de techo.
El concreto lanzado tiene ya una historia desde 1907 por el naturista Carl Ethan Akeley, debido a que estaba buscando un dispositivo que le permitiera recubrir los esqueletos metálicos de animales prehistóricos.
En 1907 patentó su equipo, conocido como “pistola de cemento”. Este sistema consistió en introducir la mezcla seca (cemento y agregados) por la tubería de impulsión y el agua en la boquilla.
El concreto Lanzado al tener este tipo de características es el concreto mas adecuado para la construcción de túneles.
Normatividad del Concreto Lanzado
- Según la Norma EN 14488
- Association Francaise des Travaux Souterraines (AFTES)
- ACI CSS Concreto Lanzado Artesano
- ACI 506R-95 Guía Concreto Lanzado
- ACI 506R-95 Especificaciones del concreto lanzado
- ACI 660 Certificación de Operario concreto Lanzado
- ACI 506R-08 Guía para concreto lanzado reforzado con fibras.
- ACI 506R-09 Guía para concreto lanzado Subterráneo
- American Shocrete Association ASA
- www.shotcrete.org
- International Tunneling Association
El concreto proyectado o mas bien conocido como concreto lanzado hoy en día se desarrolla a través de la vía húmeda que ha tenido aparición en el viejo continente, desde los años 70 y cada vez siendo gradualmente mas utilizado en trabajos de obras civiles.
El transporte se realiza mediante un bombeo a alta velocidad a través de la manguera de transporte hasta una boquilla provista de un chorro de aire comprimido, con lo que se
obtiene un concreto de compactación suficiente. Mediante ambos procedimientos, en la actualidad se pueden conseguir unos óptimos rendimientos, sobrepasando las aplicaciones de las máquinas de proyección por vía seca. Los recientes progresos tanto en nuevas máquinas como en los diferentes aditivos implicados han conducido a esta tecnología a un sistema perfectamente compatible con el fin deseado y con una ventaja importante como es, la no formación de polvo y el mantenimiento de la relación agua/cemento.
Métodos de Evaluación del Concreto Lanzado
Cuando el concreto tiene una edad muy temprana (edad inferior a 24 horas), se estudia por métodos indirectos (curvas de calibración basadas en ensayos de endurecimiento). Dentro de los ensayos o evaluaciones, los métodos normalmente empleados son:
- Ensayo de Resistencia a la Penetración
- Ensayo penetración / Extracción de pernos
- Ensayo de resistencia al arrancamiento
- Ensayos de Control de Calidad
Ensayo de Resistencia a la Penetración
En este ensayo se mide la fuerza requerida para empujar una aguja de dimensiones definidas dentro del concreto lanzado. Para este tipo de ensayo se utiliza un penetrómetro.
- Ensayo de Resistencia a la Penetración, < 8 horas
- El valor máximo de la resistencia de penetración para la cual es aplicable el método es de aproximadamente 12 kgf/cm2 (1,2 N/mm2)
Ensayo de penetración / extracción de pernos
Este ensayo se fundamenta en colocar unos pernos dentro del concreto proyectado para extraerlos posteriormente y medir la fuerza de extracción (arrancamiento). El parámetro para determinar la resistencia a compresión es la relación entre la fuerza de extracción y la profundidad de penetración.
- Este método está comprendido entre las 2 y 48 horas
- El valor de la resistencia a la compresión se determina a partir de la relación fuerza extracción profundidad de penetración de acuerdo con las gráficas de correlación de la norma EN 14488
Ensayo de resistencia al arrancamiento
Este ensayo de resistencia al arrancamiento es un ensayo que sirve para estimar en obra después del inicio del fraguado, la resistencia de morteros y concretos lanzados, con agregados de tamaño máximo de 12 mm, vale la pena aclarar que con este método se mide es la resistencia al cizallamiento.
- Este método está comprendido entre las 6 y 48 horas
- El valor de la resistencia a compresión se determina a partir de la relación fuerza extracción - profundidad de penetración, de acuerdo con las gráficas de correlación de la norma EN 14488
Ensayos Directos
Los ensayos directos, se realizan en concretos de edad superior a 1 día, donde el ensayo más convencional es la obtención de la resistencia a compresión mediante la rotura de las probetas cilíndricas.
CONCRETO LANZADO COMO REVESTIMIENTO DEFINITIVO
El concreto lanzado es utilizado actualmente en obras subterráneas, túneles carreteros y como parte del sostenimiento; sin embargo, también puede ser empleado como revestimiento definitivo si se aplican capas adicionales a las del sostenimiento.
Es importante diferenciar entre un revestimiento constituido por una verdadera estructura, la cual se define geométricamente, formando superficies moldeadas y continuas, con espesores mínimos establecidos, controlados y verificados y un recubrimiento de concreto lanzado, el cual, aunque llegue a tener funciones estructurales (mediante un espesor considerable), siempre tendrá un acabado irregular y rugoso.
Cuando el concreto lanzado es utilizado como revestimiento definitivo, la calidad final y su apariencia dependen fundamentalmente de los operarios, y se debe tener la formación y experiencia necesaria como lanzador por lo menos de 3 años.
La apariencia y acabado en el concreto lanzado dependen también de factores como el medio de exposición, el estado del soporte, ataques físicos, ataques químicos, estados de esfuerzos en el entorno del túnel durante el endurecimiento, vida útil y cambios de temperatura.
Otros factores importantes que son la composición de la mezcla: dosificación, impermeabilidad del concreto, calidad de los agregados, compatibilidad de los aditivos, cemento y agua de la mezcla, densidad del concreto, aditivos y acelerantes.
Como revestimiento, el concreto lanzado constituye la última capa, aquella que está expuesta a distintos agentes. Se debe prestar especial atención a la durabilidad y a los factores que la afectan, entre los que cabe hacer énfasis:
- Exposición del concreto lanzado a variaciones de temperatura y humedad, ciclos hielo/deshielo, cargas y deformaciones impuestas, acciones abrasivas, ataque químico del agua y componentes agresivos atmosféricos.
- Resistencia mecánica con relación a las cargas, ductilidad y cargas dinámicas.
- Durante la ejecución, habilidad del operador, calidad de la máquina, preparación de la superficie, método de proyección, uso de aditivos, tipos de cemento, curado, entre otras.
El concreto lanzado es una combinación perfecta entre el hombre, la maquinaria y el concreto, es un arte que puede alcanzar grandes desempeños que funciona a la perfección cuando los tres elementos tienen éxito. El hombre que personifica el trabajo del lanzador que requiere una gran habilidad y experiencia, y se debe tener toda la confianza en la maquina y el concreto, esta gran combinación convierte en el éxito en la aplicación del concreto lanzado.