ICA años después del proceso de licitación la obra le fue asignada al Consorcio Internacional de Ingeniería, en el que ICA tiene una participación mayoritaria.Dicho consorcio presentó una oferta económica de 748 mdd, propuesta inferior en 63 millones a la de su más cercana oponente.

El Cajón comprende la realización de las obras civiles, electromecánicas y asociadas procuración, ingeniería, fabricación, transporte, montaje y pruebas por lo que se prevé la creación de cinco mil empleos directos y otro número similar de indirectos durante la construcción.

TRABAJO PREVIOS

Antes de iniciar las obras se realizaron importantes estudios que dieron por resultado un profundo conocimiento de la geología del lugar y de las discontinuidades estructurales existentes en el macizo rocoso, incluso se excavaron cuatro socavones y varias trincheras en las márgenes del río, además de los trabajos geofísicos, geológicos, de perforación, permeabilidad y piezometría.
Por otra parte, se realizó un exhaustivo reconocimiento en los bancos de materiales (aluvión del río y enrocamiento) y una extensa campaña de investigaciones geotécnicas para definir los parámetros de resistencia, deformación y permeabilidad del macizo rocoso. En la actualidad, se cuenta con suficientes estudios y unanálisisgeológico-geotécnicoquehan permitido prediseñar las obras civiles estimando las cantidades de obra y costo de las mismas con mayor certidumbre.
También, bajo el punto de vista geológico estructural, el macizo rocoso del proyecto se encuentra intrusionado, basculado y claramente delimitado por el fallamiento regional, que permitió la definición de bloques y subbloques.

De acuerdo con los estudios realizados, las obras se emplazaron principalmente en roca ignimbrita de composición riodacítica, la cual se diferencio en tres unidades. Entre estas unidades aparecen dos horizontes aglomeráticos, uno de cinco metros (m) de espesor entre las unidades dos y tres, y otro de 22 a 25 m ubicado en la segunda unidad, en el macizo rocoso del sitio donde se encuentran las obras y en especial en la margen izquierda.

Esta situación implica que en dicha margen se prevea tener mayores tratamientos a la roca para la construcción de las obras exteriores y subterráneas.
Las ignimbritas son rocas de origen volcánico, extraordinariamente heterogéneas de muy buena calidad, pero que al momento de enfriarse pueden haber sufrido fracturas importantes por lo cual debe tenerse especial cuidado en el tratamiento de la roca.

LA CORTINA, UNA APORTACIÓN A LA INGENIERÍA MUNDIAL

El Cajón, conceptualizada como una presa de enrocamiento con cara de concreto, tiene como objeto fundamental modificar el régimen de escurrimiento del río Santiago puesto que en febrero, marzo y abril presentaba volúmenes muy reducidos, en tanto en julio, agosto, septiembre y octubre eran muy abundantes. La cortina de 186.5 m de altura, consta de 10.3 millones de m3 en su conjunto, tres capas de enrocamiento, y una losa de concreto del orden de 90 mil m3.
En el caso particular de la cortina, la Comisión Federal de Electricidad firmó un convenio con el Instituto de Ingeniería de la UNAM para hacer algunos cambios. Tradicionalmente, las cortinas de enrocamiento con cara de concreto se construían con un material de una granulometría que abarcaba toda la geometría de la presa y aguas abajo se colocaba un enrocamiento de mayor tamaño. La nueva propuesta, hecha en base a un estudio de elemento finito realizado con mucho detalle, fue la de colocar diferente calidad granulométrica en el talud de aguas arriba.

El resultado no se hizo esperar. Al presentar la propuesta de la UNAM a los consultores extranjeros, ellos solicitaron hacerla del conocimiento de la ingeniería mundial, pues constituye una gran aportación, ya que repercutió en un ahorro superior a 25% en el monto de la cortina. Como un dato adicional, este elemento tiene 10 veces el volumen de la Pirámide del Sol, es más alta que la Torre Latinoamericana y ligeramente menor que la Torre Mayor.

CONTENCIÓN, EXCEDENCIA Y DESVÍO

La obra de contención tiene la particularidad de haber sido construida con capas de 80 cm y 1.40 m, cada una compactada con seis pasadas de rodillo vibratorio de seis toneladas (ton).
Una vez terminadas las capas de enrocamiento, se excavó el plinto, o sea la estructura que recibe el empotramiento de la cara de concreto, que es propiamente el plano de cierre hidráulico de la presa, así en la medida en que se avanza con la presa se colocan también las caras de concreto.
La obra de desvío, ubicada en la margen izquierda en condiciones geológicas menos favorables que las de la margen derecha, consiste en dos túneles de 811 y 734 m de 14 m de sección, y 14 m de alto que se complementan con dos ataguías, una aguas arriba y otra aguas abajo. La primera ataguía queda desligada del cuerpo de la presa por la razón fundamental de que el plinto debe empotrase y cimentarse en la roca sana del fondo de la presa para así evitar posibles comportamientos indeseables respecto a la filtración y deformación del agua.

Las precauciones en el proceso constructivo de esta zona en particular llevaron a los ingenieros geotérmicos a verificar y medir las excavaciones hechas con un barreno piloto para constatar la calidad de la roca, y en la construcción prevenir la colocación de marcos, anclajes, y especificar concreto lanzado en la bóveda de los túneles y concreto hidráulicos en paredes y piso.
Esta última decisión desde el punto de vista hidráulico significó un incremento en la capacidad de descarga en el orden de 35%con lo que se evitó la construcción de túnel de 14 m de sección de un costo superior a los 35 miles de dólares. Esta solución también significó una brillante aportación de la ingeniería mexicana al mundo, según lo publicado en la revista de la Journal American Society of Civil Engeneries. Alojadas en la margen derecha, las obras de excedencia, están formadas por seis vanos en las pilas, y una cubeta deflectora en la descarga. La estructura de estas obras se diseñó para una avenida de 15915 m3/seg y una capacidad de descarga de 14900 m3/seg.

La obra de generación es subterránea, y se inicia con las bocatomas que permitirá conducir el agua a la casa de máquinas por una tubería de alta resistencia de siete m de diámetro. En un criterio comparativo se puede mencionar que en la caverna de la casa de máquinas de 22 m de ancho, 97.5 m de largo y 50 m de altura, caben perfectamente una cancha de fútbol y por su altura a la Columna de la Independencia, en tanto la capacidad de generación de 750 megawatts es suficiente para satisfacer la demanda en horas pico de una ciudad del tamaño de Guadalajara.
Cabe destacar que la margen derecha no está exenta de los problemas geológicos de la zona, por lo que se deberá excavar cuidadosamente para el concreto lanzado y colocar anclas en toda la bóveda de la casa de máquinas.

EN CONCRETO

Los concretos hidráulicos se están colando para las diversas estructuras del proyecto, tanto en las denominadas menores como las plantillas, banquetas, firmes, registros, cimentaciones menores, restituciones y relleno; como en las estructuras o elementos mayores, como muros, plinto, cara de la presa, captación de aguas, vertedero, sostenimiento y revestimiento de los túneles de desvío y conducción, casa de máquinas y otras. A la fecha algunas estructuras del proyecto no han iniciado su construcción.
Los tipos de concreto hidráulico fabricados se colocan con tiro directo, bombeados o
proyectados, y su resistencia a la compresión requerida va desde 100 kg/cm 2 hasta 350 kg/cm 2 . El revenimiento empleado para tiro directo es de 10 ± 2 cm y para el bombeado de 14 ± 3 cm. Los concretos lanzados o proyectados vía seca y húmeda con resistencia a la compresión de 200 kg/ cm 2 son controlados mediante probetas testigo o núcleos.Algunos concretos, por el volumen a colar son masivos, por lo cual se requiere modificar las propiedades del concreto(retardo), para cumplir con los requerimientos de fraguado y calor de hidratación.

SISTEMAS DE COLOCACIÓN Y APLICACIÓN

Los concretos hidráulicos de tiro directo se colocan mediante canalón o banda y una bomba de concreto, en tanto los lanzados vía húmeda se transportan en un camión mezclador y se colocan con un equipo neumático de lanzado o proyección. Sin embargo, por la magnitud de la construcción, algunos se fabrican a pierde obra en auto-hormigoneras y se aplican bajo el sistema ya descrito. Debido a la temperatura ambiente, tiempo de transporte, volumen físico de los elementos y la forma de colocación en los concretos hidráulicos se están empleando aditivos fluidificantes y retardantes de fraguado. Dependiendo del tipo de elemento y la forma de colocación se usan aditivos superfluidificantes para aumentar el revenimiento de las mezclas y hacer más eficiente su colado.
En los concretos lanzados vía seca se utiliza un aditivo acelerante en polvo, libre de álcalis, para dar un fraguado acelerado a la mezcla y en los concretos lanzados vía húmeda se emplean aditivos plastificantes –fluidificantes, microsílice, acelerante de fraguado líquido libre de álcalis, y en algunas zonas, fibra metálica. Se usan aditivos acelerantes de fraguado con el fin de permitir la colocación de los espesores óptimos (7 cm), así como el sostenimiento del concreto en vertical y sobre cabeza, en taludes y túneles.

VOLÚMENES ESTIMADOS DE CONCRETO

Concreto hidráulico:
340 mil m3
Concreto lanzado:
25 mil m3

SUPERVISIÓN

De acuerdo con las Especificaciones de Construcción de Obra Civil del P.H. El Cajón:
•El contratista tiene la obligación de contar con personal que supervise e inspeccione todas las etapas del proceso de producción, transporte, colocación, curado y reparaciones de concreto, de acuerdo con lo siguiente:

• Inspecciones previas al colado: cimbra, acero de refuerzo, concreto, transporte del concreto, elementos ahogados, juntas de construcción y de control, líneas y niveles.

•Inspecciones durante el colado:en la planta de concreto, en el transporte del concreto y en el sitio de colado.

•Inspecciones posteriores al colado: juntas de construcción, juntas de contracción, remoción de cimbras, curado del concreto, acabados, líneas, niveles y dimensiones del concreto endurecido, defectos de construcción menores y defectos de construcción mayores y reparaciones.

•El contratista debe dar las facilidades a Comisión para que verifique el cumplimiento
de las especificaciones, donde y cuando lo juzgue necesario.

• Desde el inicio de las actividades de la colocación del concreto se debe hacer un muestreo en todos los colados por cada mezcla utilizada, con el objeto de llevar un control estadístico del concreto colado. Estos muestreos son en series de seis cilindros fabricados en planta y/o campo según se requiera, para ensayos a compresión a siete, 28 y 90 días

Entre los trabajos más impresionantes hasta el momento destaca la construcción de las obras hidráulicas de desvío, las cuales consisten en dos túneles de sección portal de 14 m por 14 m y una longitud de 734 m y 835 m.
Para la excavación de los túneles se emplean explosivos y maquinaria específica óptima. Después de detonada la carga explosiva, se procede a retirar el material y dar paso al lanzado de concreto para estabilizar o sostener el terreno. Esta operación es repetida diariamente para dar avance a la obra.

Dentro del concreto lanzado se está empleandot Sigunit L-50 AFX, aditivo acelerante de fraguado líquido libre de álcalis. Este aditivo de tecnología suiza se usa actualmente en el túnel de San Gottardo, en Suiza, que será el más largo del mundo.

Posterior a la excavación y sostenimiento de los túneles se procede a la estabilización de la roca mediante preanclajes, anclajes y lechadas. En estas lechadas se aplica SikaCableGrout, un mortero de anclaje de alta resistencias mecánicas (20.0 Mpa a 1 día, 53.0 Mpa a 28 días). En los portales de entrada y salida a su vez se utilizan marcos metálicos como soporte. En su primera etapa, la central hidroeléctrica deberá iniciar operaciones el 28 de febrero de 2007 y la segunda el 31 de mayo del mismo año. Sin embargo, no será sino hasta el verano de 2007 cuando iniciará la etapa comercial con una capacidad de generación de entre 750 y 800 megawatts en sus dos unidades y 40% de integración nacional.

La puesta en servicio de dos unidades turbogeneradoras equipadas, y los valores garantizados de potencia a diferentes caídas hidráulicas, no podrán tener una potencia menor de por lo menos de 670 MW.

Hidrología

• Temperatura media mensual máxima de 32º C en mayo y mínima de 23.2º C en enero
• Evaporación media mensual máxima de 317.8 mm en mayo y mínima de 129 mm en diciembre.
• Precipitación media mensual máxima de 234.6mm
• Escurrimiento medio mensual máximo de 852 millones de m3 en agosto y mínimo de 82 millones de m3 en febrero.
• En la zona de las obras, la temporada de lluvias se presenta muy marcada entre junio a octubre, y el estiaje entre noviembre y mayo. Durante el invierno se presentan lluvias en un porcentaje ligeramente mayor a 5% de la media anual.
• Área de la cuenca aportadora: 54198Km 2 .
• Volumen de escurrimiento medio anual histórico (1949-199) 4026 hm .
• Volumen de escurrimiento medio anual menos usos futuros: 326 hm
• Volumen medio aprovechable: 3166hm
• Gasto medio anual menos usos futuros: 105 m /s
• Gasto máximo registrado: 7029m /s