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may. 16 de 2014
Proyectos en concreto
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Resumen:

La ruta a través del paso de San Gotardo es una de las más importantes para atravesar los Alpes de norte a sur en Europa. El tránsito por esta vía se ha incrementado de manera exponencial desde los años ochenta y las carreteras y trazados ferroviarios han llegado a la saturación de tráfico; por ello, y con el fin de conseguir un paso más rápido, los suizos votaron por la construcción del túnel de base de San Gotardo, el cual atraviesa el macizo de los Alpes e integra al país helvético a la red europea de alta velocidad.

Asociación Colombiana de Productores de Concreto – Asocreto.

La construcción del proyecto, el cual eliminará las pronunciadas pendientes y curvas cerradas que los trenes surcan en la actualidad, comenzó en 1996. Está localizado a 550 mts. de altitud y a 2.300 mts. bajo la cima más alta de San Gotardo. Cuenta con dos túneles separados -uno por cada sentido de circulación- que miden 56,978 km (túnel este) y 57,091 km (túnel oeste). Ambos están conectados entre sí cada 325 metros por túneles de servicio. La construcción se realiza desde cinco puntos diferentes ubicados en Erstfeld, Amsteg, Sedrun, Faido y Bodio. Las bocas del túnel están ubicadas cerca de las ciudades de Erstfeld (norte) y Bodio (sur).

Construcción del túnel ferroviario de San Gotardo

Crédito: Archivo Asocreto.

El objetivo del túnel de base de San Gotardo es facilitar el paso de los Alpes y establecer una ruta directa apta para trenes de alta velocidad y trenes pesados de carga. Una vez finalizado, el tiempo de viaje de casi cuatro horas entre Zúrich y Milán se reducirá a dos horas y media. Adicionalmente los trenes de carga, que hoy en día tienen capacidad limitada a 2.000 toneladas y deben usar dos o tres locomotoras, podrán transportar incluso 4.000 toneladas sin necesidad de locomotoras adicionales, aumentando así el tráfico de mercancía de 20 a 50 millones de toneladas al año.

Excavación

Según las condiciones de la roca, la longitud de la sección y el tiempo disponible para la construcción, se decidió excavar con diferentes métodos. Sin embargo, ya que el túnel pasa principalmente a través de roca cristalina, se implementó principalmente el uso de tuneladoras Tunnel Boring Machine (TBM por sus siglas en inglés) que, controladas por computadores, abrieron paso cortando la roca, asegurando así las secciones recién excavadas y removiendo el material. Estas máquinas de 3.000 toneladas fueron diseñadas especialmente para el proyecto.

Construcción del túnel ferroviario de San Gotardo

Crédito: Archivo Asocreto.

Debido a que la perforación se llevó a cabo en varios frentes a la vez, en esta obra se utilizaron hasta cuatro TBM simultáneamente. Estas tuneladoras que en condiciones ideales pueden avanzar hasta 40 metros al día, no vieron la luz del día durante casi 10 años. En las secciones en que las condiciones de la roca no permitieron avanzar con tuneladoras se aplicó el método tradicional con tronaduras.

La perforación del túnel de San Gotardo ha producido más de 24 millones de toneladas de roca excavada, la cual se convirtió en 5 millones de toneladas de agregado para la producción de concreto de alta calidad.

Vida útil y seguridad estructural del túnel

Uno de los principales retos de este megaproyecto es garantizar que funcione adecuadamente durante 100 años. Por ello, la buena elección de los materiales de apoyo, revestimiento y sellado del túnel fueron primordiales para garantizar la seguridad durante la construcción y la extensa vida proyectada.

Con aproximadamente 2,5 km de montaña por encima de la obra, los túneles están sometidos a fuertes presiones; por tanto, para asegurar la vida útil y la seguridad estructural del túnel, conforme se iban abriendo las cavernas era necesario reforzar la roca y reducir su permeabilidad al agua. Las medidas preventivas antes de la construcción de los apoyos permanentes a base de arcos de acero y concreto se hicieron mediante soportes pasivos (la aplicación de mallas, anclas, marcos de acero y concreto lanzado) y soportes activos como la instalación de elementos estructurales dentro de la roca.

Caverna para la construcción del túnel ferroviario de San Gotardo

Crédito: Cooper.ch.

Retos en el diseño del concreto

Además de las fuertes presiones y la presencia constante de agua al momento de la excavación, uno de los principales desafíos del proyecto fueron las altas temperaturas (30 °C a 40 °C) con humedad que superior al 80% y también las largas distancias de transporte. Debido a esto, uno de los requerimientos más importantes era que el concreto mantuviera condiciones estables durante horas mientras era transportado al interior de la montaña con altas temperaturas, y luego, tenía que fraguar en corto tiempo al aplicarlo en la pared del túnel. Para lograr esto, se implementaron estabilizadores que mantenían las condiciones de la mezcla por máximo 6 horas. En el momento de lanzar el concreto para rigidizar la roca, se implementaba la combinación de aditivos, aceleradores y superplastificantes que solidificaban el concreto en cuestión de segundos.

Otro aspecto que debió ser considerado en el diseño del concreto fueron las altas velocidades de los trenes que transitarán por el corazón de los Alpes. Para ello se requirió de un revestimiento de concreto liso con un mínimo de 30 centímetros de espesor para evitar la filtración de aguas, disminuir la resistencia del aire y reducir la humedad y el calor que emiten los trenes. También se aplicó mortero de protección de incendios que soporta temperaturas hasta de 1,400° C durante 90 minutos y así evitar desprendimientos en el concreto y pérdida de capacidad del material en caso de in incendio.

Revestimiento de concreto liso del túnel ferroviario

Crédito: Cooper.ch.

La sostenibilidad en el proyecto

Un objetivo importante en la construcción del túnel de base San Gotardo es reducir al máximo los efectos negativos que la obra pueda causar sobre el medio ambiente. Por ello, todas sus instalaciones, como las plantas de procesamiento del concreto, los talleres, las bodegas e incluso las cintas transportadoras, fueron planeadas para disminuir el ruido que estas pueden causar y la contaminación causada por el polvo en suspensión. Además, los materiales son transportados casi exclusivamente con cintas transportadoras, en tren o barco y los vehículos a Diesel están todos equipados con modernos filtros de partículas. Asimismo, la roca reciclada -resultado de la perforación del túnel- fue implementada como materia prima en la producción de concreto de alta calidad.

Este proyecto, que renovará por completo el sistema ferroviario de Suiza al sustituir la carretera por la vía de ferrocarril para el transporte de mercancías, promover el transporte público y proteger el medio ambiente, hará que los impactos ambientales que causan los 1,2 millones de camiones de carga que cruzan los Alpes anualmente, se reduzcan a 130 mil t menos de emisiones CO2 y 840 t menos de óxidos de nitrógeno. También se ahorrará un 50% de la energía necesaria para el transporte de personas y vehículos.

El agua proveniente de la montaña y del túnel es purificada y enfriada antes de integrarla a los ríos de la zona. El material excavado que no puede ser reciclado, igualmente se toma en consideración para medidas de protección medioambientales. A su vez, el hábitat de plantas y animales ha sido reubicado temporalmente. Una vez la construcción se haya finalizado, todos los espacios naturales serán restituidos a su condición y función ecológica original.

Construcción del túnel que durará aproximadamente 20 años

Obra durante la construcción en Faido. Crédito imagen: Cooper.ch_Wikimedia Commons.

Con una inversión de más de 16 mil millones de dólares en un período de construcción de aproximadamente 20 años, el túnel base de San Gotardo estará listo para el año 2017. Se calcula que para el 2020 este movilizará 8 millones de pasajeros y 40 millones de toneladas de carga al año.

Nota aclaratoria de responsabilidadLas observaciones contenidas en este documento son de carácter informativo y deben ser aplicadas y/o evaluadas por el constructor o usuario solamente en caso de considerarlas pertinentes. Por lo tanto, estas observaciones no comprometen a Argos, a sus filiales o a sus subordinados.

"Debido a que la perforación se llevó a cabo en varios frentes a la vez, en esta obra se utilizaron hasta cuatro TBM simultáneamente. Estas tuneladoras que en condiciones ideales pueden avanzar hasta 40 metros al día, no vieron la luz del día durante casi 10 años."

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Conclusión

Dada la complejidad del proyecto y sus altas especificaciones, la obra se ha convertido en un hito de desarrollo y tecnología en el campo de la ingeniería. Con un total de 153,5 km entre túneles, pozos y galerías, este megaproyecto será el túnel más largo del mundo (tanto de ferrocarril como de carretera), superando el actual túnel ferroviario más largo a nivel mundial, el túnel Seikan, que une las dos islas japonesas de Honshu y Hokkaido.

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