En las entrañas alpinas
El pasado mes de octubre de 2010 una gigantesca tuneladora llamada Sissi culminó la perforación de lo que será el túnel ferroviario más largo del mundo: el San Gotardo.
Con
57 km de longitud y una inversión de más de 16 mil millones
de dólares en un período de 20 años, el Túnel
de San Gotardo atraviesa el corazón de los Alpes suizos para integrar
al país helvético a la red europea de alta velocidad y acercar
a los centros económicos de ambos lados de los Alpes. Se señala
que el tiempo de viaje entre Zúrich y Milán será de
2 horas y 40 minutos con lo que los viajes de pasajeros en tren representarán
una seria competencia para los viajes aéreos y la capacidad de carga
se duplicará.
El túnel de San Gotardo, llamado así en honor del santo protector
de los pasos de montaña, es el eslabón central de NEAT (acrónimo
en alemán de Nueva Transversal de los Alpes), proyecto de gran envergadura
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 al evitar
el paso rutinario de camiones por los idílicos paisajes suizos. Anualmente,
1.2 millones de camiones de carga cruzan los Alpes con los impactos ambientales
que esto representa. Con la puesta en marcha de esta obra se calcula que
se emitirían 130 mil t menos de CO2 y 840 t menos de óxidos
de nitrógeno, además de que se ahorrará un 50% de la
energía necesaria para el transporte de personas y vehículos”.
Una
ruta prácticamente plana excavada a 550 m sobre el nivel del mar
y 2, 500 m bajo la montaña, elimina las pronunciadas pendientes y
curvas cerradas que los trenes surcan en la actualidad a través de
la intrincada orografía de los Alpes. La empresa AlpTransit Gotthard
Ltd, fundada en mayo de 1998 como una filial de los Ferrocarriles Federales
Suizos Ltd, fue la encargada de construir lo más rápido posible
y con el menor costo este enlace ferroviario. El proyecto –cuyos primeros
bosquejos se remontan más de 50 años atrás– consta
de dos túneles de vía única, unidos por galerías
de conexión a cada 180 m. Dos estaciones multifuncionales equipadas
con ventilación, infraestructura técnica, sistemas de seguridad
y señalización, albergarán las estaciones de emergencia
que estarán conectadas a túneles independientes de salida,
presurizados y con aire fresco para permitir una evacuación segura,
directa y rápida de los pasajeros. En estos puntos también
es donde los trenes podrán cambiar de un túnel a otro, facilitando
los trabajos de mantenimiento o en caso de algún incidente.
Procedimientos de construcción
La
construcción del túnel de base San Gotardo se llevó
a cabo simultáneamente en cinco frentes de obra de diferente longitud:
Ertsfeld, Amsteg, Sedrun, Faido y Bodio. Durante la fase de planeación
fue decidido cuándo, dónde y en qué secuencia debía
llevarse a cabo la ejecución de la obra así como los dos procedimientos
de excavación empleados: con tuneladoras y de perforación
y voladura. La decisión de cavar un tramo con uno u otro método
dependió principalmente de la gama de condiciones de la roca, la
longitud de la sección y la cantidad total de tiempo disponible para
la construcción. El túnel pasa principalmente a través
de roca cristalina, favorable para el uso de tuneladoras. Sin embargo, algunas
secciones estaban expuestas a altas sobrecargas con el riesgo de ocasionar
el estallido de la roca y con ello la entrada de agua. Además, el
trayecto atraviesa poco más de 90 diferentes zonas aisladas compuestas
de rocas blandas y duras. En estos tramos el sistema utilizado fue el de
perforación y voladura. Este es un método de construcción
muy flexible que se adapta continuamente de acuerdo con las condiciones
geológicas y tiene un avance promedio de 6 a 10 m diarios.
La
mayor parte del túnel fue excavado con tuneladoras Tunnel Boring
Machine (TBM por sus siglas en inglés). En buenas condiciones el
avance con este método es de 20 a 25 m por día. Diseñadas
especialmente para la obra, cada una de estas potentes máquinas y
su tren de copia de seguridad tienen una longitud total de hasta 400 m y
pesan 3 mil t. La cabeza de perforación tiene 10 m de diámetro
y está equipada con alrededor de 60 cinceles. Las tuneladoras son
tan gigantescas que las secciones fueron enviadas desde Alemania para ser
ensambladas in situ. Una vez bajo tierra las máquinas no vieron la
luz del día durante casi 10 años. Cabe subrayar que para operar
estos grandes taladros de roca al máximo, se requirió de 25
trabajadores por cada turno de ocho horas. Debido a que la perforación
se llevó a cabo en varios frentes a la vez, en esta obra se utilizaron
hasta cuatro TBM simultáneamente.
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. Con más de 2.5 km de montaña
por encima de los frentes de obra los túneles están sometidos
a fuertes presiones lo cual mantuvo a los ingenieros del proyecto en una
batalla constante para evitar el aplastamiento. Esto se hizo mediante soportes
pasivos y activos. Los primeros consisten en la aplicación de mallas,
anclas, marcos de acero y concreto lanzado, mientras que los soportes activos
implican la instalación de elementos estructurales dentro de la roca.
Éstas fueron medidas preventivas antes de la construcción
de los apoyos permanentes a base de arcos de acero y concreto. La fábrica
alemana Bochum Eisenhuttem, diseñó arcos de acero de deformación
bajo carga que mantienen la apertura requerida por el túnel. Una
vez realizada la excavación se instalaban dos anillos de acero, uno
dentro del otro. Cada uno de estos anillos está conformado por ocho
segmentos conectados mediante broches ligeramente comprimibles que se cierran
poco a poco hasta alcanzar la fuerza máxima de soporte al ser sometidos
a la presión de la roca.
•
BASF: En el túnel principal se utilizaron dispersiones de
polímero para mortero y compuestos de sellado como el Acronal, el
Styrofan y plastificantes para la producción de concreto como el
Sokalan. También fue aplicado el mortero de protección contra
incendios MEYCO Fireshield 1350. Además, la firma desarrolló
maquinaria para hacer frente a las difíciles condiciones de construcción.Larga vida garantizada
Uno de los principales retos de esta colosal obra de infraestructura
es garantizar su buen funcionamiento durante 100 años. La correcta
elección de los materiales de apoyo, el sellado y revestimiento del
túnel ha sido fundamental para garantizar la seguridad tanto durante
la construcción como para su larga vida planeada. Debido al tamaño
y complejidad del proyecto, se llevó a cabo un proceso de calificación
integral de los materiales de 1996 a 2002. Para llegar a las fórmulas
correctas, los fabricantes de concreto y de aditivos químicos unieron
esfuerzos ya que al momento de las licitaciones las empresas sólo
podían presentarse una vez aprobados los diseños de las mezclas.
Entre
los principales desafíos que debieron enfrentar empresas como Holcim,
Sika y BASF están las altas temperaturas de 30° a 40° C;
una humedad superior al 80%, largas distancias de transporte, presencia
constante de agua al momento de la excavación y fuertes presiones.
El concreto debía mantener condiciones estables durante horas mientras
se transportaba adentro de la montaña a altas temperaturas; y luego
tenía que fraguar en un instante al ser aplicado en la pared del
túnel. Para resolver estas situaciones se usaron estabilizadores
que mantenían de 4 a 6 horas las condiciones estables de la mezcla
(en condiciones normales, el concreto comienza a rigidizarse después
de hora y media). Llegado el momento de lanzarlo para rigidizar la roca,
la combinación correcta de aditivos superplastificantes y aceleradores
solidificaban el concreto en cuestión de segundos.
Otro aspecto que debió ser considerado en el diseño del concreto
son las altas velocidades de los trenes que transitarán por el corazón
de los Alpes. Para disminuir la resistencia del aire y aminorar la cantidad
de calor emitida por los trenes, el túnel requiere de un revestimiento
interior de concreto liso de por lo menos 30 cm de espesor que también
mejora la circulación natural del aire, reduce la humedad y limita
la filtración de aguas subterráneas.
Otro material relacionado con la industria de cemento utilizado en esta
obra es el mortero de protección contra incendios. Las temperaturas
de fuego superiores a 300° C ocasionan desprendimientos en el concreto,
y en el caso de temperaturas superiores a 1000° C, el material pierde
su capacidad de carga total. Con la aplicación del mortero, el túnel
soporta temperaturas de hasta 1,400° C durante 90 min.
Colofón
Aunque el paso de San Gotardo se conocía desde el Imperio Romano,
no se empleó ampliamente hasta principios del siglo XIII debido a
sus dificultades geológicas casi insuperables. Fue en el siglo XIX
que se construyó la primer primer túnel ferroviario de doble
vía de 15 km de longitud. Localizada a 2,109 m sobre el nivel del
mar esta histórica infraestructura sigue en pleno funcionamiento
hasta hoy.
En 2016, cuando esté terminada la Nueva Transversal de los Alpes,
los trenes de alta velocidad viajarán más de mil metros abajo
del paso original en un trayecto prácticamente plano que facilitará
el tráfico de comercio y beneficiará a más de 200 millones
de europeos, fortaleciendo con ello la red europea de trenes de alta velocidad.
c
Isaura González Gottdiener
Fotos: Cortesía AlpTransit Gotthard Ltd.
Vota por el artículo |
|
|
Fondo Editorial
Más de 500 títulos por consultar.
Normas
Normatividad y fichas técnicas.
Guía de productos para el concreto
Comentarios
En el IMCYC tenemos el compromiso de brindar calidad en nuestros productos y servicios, por ello su opinión es para nosotros de especial interés.
Instituto Mexicano del Cemento y del Concreto, A.C. © 2010
