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Obras de acondicionamiento de la carretera nacional N-232

Túneles de Monroyo y Consolación: Excavación mixta en material terciario compacto en la Comarca del Matarraña (Teruel)

Departamento Técnico de Lurpelan18/11/2016

Rover Alcisa, adjudicataria del tramo ‘Acondicionamiento CN-232. Tramo: L.P. Castellón-Intersección con Carretera Provincial a Ráfales’ confió a Lurpelan, como especialista en infraestructuras subterráneas, la ejecución de los dos túneles en mina comprendidos en este tramo, denominados Túneles de Monroyo y Consolación. Los sostenimientos de los cuatro taludes de emboquille también fueron ejecutados por Lurpelan.

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Fotografías 1 y 2: Trabajos de sostenimiento de taludes a base de hormigón proyectado ejecutados con robot Putzmeister SPM 500C.

La Comarca del Matarraña está situada en la provincia de Teruel, limitando con Tarragona y Castellón. Su privilegiada ubicación geográfica ha facilitado que en esta tierra bañada por el río Matarraña confluyan influencias aragonesas, catalanas y valencianas convirtiendo a este territorio en un sorprendente crisol de costumbres, historia y paisajes.

En este peculiar entorno se ubican los túneles de Monroyo y Consolación, que servirán de nexo vertebrador, facilitando las comunicaciones en esta zona de accidentada orografía. Los túneles son de tipo monotubo con dos carriles, uno para cada sentido de circulación, de anchura 3,5 metros cada uno, separados entre sí por una mediana de 1 m de ancho.

Asimismo cuentan con dos arcenes de 1,25 m cada uno y las aceras, de 0,90 m. La sección media excavada, en ambos túneles, ha sido de 100,82 m2, dividido en dos fases, de calota (71 m2 aprox.) y destroza (30 m2 aprox.), estando a su vez la fase de destroza subdivida en dos partes dado el empleo sistemático de cerchas metálicas.

Denominación P.K. Inicial P.K Final Longitud del túnel (m)
Túnel Monroyo 6 + 295 6 + 750 455
Túnel Consolación 7 + 730 7 + 970 240
    TOTAL: 695

 

Tabla 1. Longitudes de túneles.

El sostenimiento de los taludes de emboquille consistía en hormigón proyectado, bulones de redondo en longitud variable entre 6-12 metros y diámetros 25 y 32 mm, así como malla electrosoldada de 200x200x8 mm. Para perforar los bulones Lurpelan empleó un carro de perforación Atlas Copco ECM 660-IV. En las fotografías nº 1 y 2 se puede observar trabajos de sostenimiento de taludes a base de hormigón proyectado ejecutados con robot Putzmeister SPM 500C. En la fotografía nº 3 se ve el proceso de ejecución de la visera en falso túnel de entrada, con cerchas HEB y chapas Bernold.

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Fotografía 3: Proceso de ejecución de la visera en falso túnel de entrada, con cerchas HEB y chapas Bernold.

Geología y geotecnia

Los túneles se excavaron atravesando en su totalidad materiales terciarios. El túnel de Monroyo se excavó en un macizo constituido por argilitas rojas con niveles locales de areniscas, conglomerados calcáreos y limolitas, presentando el conjunto, en general, resistencias relativamente bajas y características geomecánicas correspondientes a roca de calidad media-baja. El túnel de Consolación atravesó asimismo materiales similares con la salvedad de la aparición en la zona inferior del avance y en toda la destroza de alternancias de paquetes de areniscas y conglomerados de cemento calcáreo con estratificación cruzada. Este terreno presentaba en general, una mejor calidad geotécnica que la encontrada en Monroyo y una mayor Resistencia a Compresión Simple, características que motivaron cambios en el método constructivo, obligando al empleo ocasional de explosivos para ayudar al arranque de la roca. En las fotografías 4 y 5 se pueden observar dos frentes de excavación típicos de cada uno de los túneles. Nótese en el túnel de Consolación (Fotografía nº 4) cómo está replanteada la perforación de la voladura.

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Fotografía 4: Frente túnel de Consolación.
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Fotografía 5: Frente túnel de Monroyo.

La baja permeabilidad general del conjunto de los materiales que constituyen el macizo rocoso facilitó que el aporte de agua durante la excavación se mantuviera en parámetros mínimos y por ello desde el punto de vista hidrogeológico los túneles no presentaron ninguna dificultad. En la fotografía nº 6 se puede observar el estado del piso del túnel, completamente seco.

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Fotografía 6: Estado del piso del túnel, completamente seco.

Para el cálculo del sostenimiento, y dado que la etapa de revestimiento se incorporará en una fase posterior, se han adoptado los siguientes criterios adicionales en su definición:

  • Empleo de un sostenimiento único sistemático en toda la longitud del túnel (salvo las zonas de emboquille) que garantice la forma de anillo con el empleo de cercha y con espesores de hormigón proyectado importantes.
  • Eliminación, en la medida de lo posible, elementos que puedan deteriorar el hormigón del anillo a largo plazo (metálicos), empleando materiales sintéticos más durables como las fibras sintéticas.

Por lo tanto, los dos sostenimientos tipo empleados en los túneles han sido:

Sostenimiento ST-B (primeros metros de emboquille)

  • Excavación en avance (pase de 1, 1 metros) y en destroza (pase de 2, 2 metros).
  • Hormigón proyectado: 25 cm de hormigón de sostenimiento HMP-30 con fibras metálicas o sintéticas siempre que se garanticen las mismas condiciones de absorción de energía y calidad de la puesta en obra (absorción de energía media de 900 J).
  • Bulones sistemáticos: inyectados con cemento, 2 uds por hastial en avance y destroza para fijar el pie de cercha. Características del bulón: 4 m de longitud y 32 mm de diámetro. Con placa de reparto de 200x200x10 mm.
  • Cercha HEB – 160 cada 1,1 m.

Sostenimiento ST-4B

  • Excavación en avance (pase de 1,5 metros) y en destroza (pase de 3 metros).
  • Hormigón proyectado: 20 cm de hormigón de sostenimiento HMP-30 con fibras metálicas o sintéticas siempre que se garanticen las mismas condiciones de absorción de energía y calidad de la puesta en obra (absorción de energía media de 900 J).
  • Bulones sistemáticos: inyectados con cemento, 20 uds en avance de los cuales 10 van al vano y 10 van a la cercha, alterándolos al tresbolillo, y 5 en destroza. Características del bulón: 4 m de longitud y 32 mm de diámetro. Con placa de reparto de 200x200x10 mm.
  • Cercha THN – 29 cada 1,5 m.

Para completar estos sostenimientos se utilizaron los siguientes elementos:

  • Gunita proyectada: 7.241 m3
  • Bulones Ø32mm: 42.600 m
  • Cercha Heb-160: 2.895,7 m
  • Cerchas THn-29: 10.630,02m
  • Micropilotes de Ø101,6 e 9mm: 3.600 m

Método constructivo

El arranque se efectuó por medios mixtos, de forma mayoritaria mediante excavación mecánica con retroexcavadoras de peso mayor a 30 ton equipadas con martillos hidráulicos y ayudándose de los explosivos en el túnel de Consolación, ejecutando voladuras de esponjamiento en aquellos frentes en que la roca presentaba una mayor dificultad de arranque.

Túnel de Monroyo: 100% mediante excavación mecánica

Túnel de Consolación:

  • Fase de avance: 60% Mecánica, 40% Explosivos
  • Fase de destroza: 88% Mecánica, 12% Explosivos

Las voladuras se ejecutaron empleando explosivos gelatinosos y emulsiones encartuchadas, iniciando los barrenos cargados con detonadores no eléctricos. La Dirección Facultativa de Lurpelan monitorizó las voladuras mediante la colocación de sismógrafos para medir las vibraciones producidas en las proximidades de zonas pobladas, sin haberse producido afecciones reseñables.

El túnel de Monroyo atraviesa la actual carretera nacional N-232 en las proximidades de su emboquille Sur. Dado que en todo momento era un requisito imprescindible establecido por la propiedad la no afección a la actual N-232, y que la misma se encontraba abierta al tráfico de forma normal, sin restricciones, con objeto de garantizar la máxima seguridad durante la excavación del túnel, se ejecutó un segundo paraguas de micropilotes bajo la N-232. Como medida preventiva para captar cualquier posible movimiento de la ladera se colocó antes de iniciar la excavación un inclinómetro de control, así como la auscultación exhaustiva de varios hitos de nivelación colocados estratégicamente sobre la carretera N-232 y la lectura diaria de convergencias dentro del túnel.

Rendimientos y maquinaria

La duración de la obra fue de 11 meses como se observa en el planing (Tabla 2).

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Tabla 2. Planning de trabajos excavación en túneles.

En cuanto al rendimiento se muestra diagrama de producción en metros de túnel por mes de trabajo, distinguiendo entre avance y destroza. Se puede observar un gran pico en el mes de abril en la destroza del túnel de Monroyo. El motivo es que en este periodo se pudo atacar el túnel desde ambas bocas. El resto del tiempo el túnel se atacó solamente desde la Boca Sur.

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Gráfico 1. Rendimientos producción Túnel de Monroyo (Producción m/mes).

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Gráfico 2. Rendimientos producción Túnel de Consolación (Producción m/mes)

Para poder cumplir estos exigentes plazos, se emplearon de forma profusa máquinas retroexcavadoras de gran potencia, trabajando en muchos casos en tándem como se puede observar en las fotografías Nº 7 y 8.

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Fotografías 7 y 8: Retroexcavadoras trabajando en tándem.

En total han sido 693,55 metros lineales de excavación, repartidos entre los dos túneles como se muestra en el gráfico 3.

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Gráfico 3. Tramificación Túneles Monroyo y Consolación.

La maquinaria utilizada para la ejecución de los dos túneles fue la siguiente:

  • 2 Grupos electrógenos de 650 Kva
  • 2 Ventiladores Cogemacoustic 132Kw
  • 2 Jumbos Atlas Copco Rocket Boomer 282.
  • 2 Robot Putzmeister PM-500C.
  • 1 Cargadora Volvo L-150.
  • 1 Cargadora Volvo L-120.
  • 1 Retroexcavadora Hitachi ZAS 460
  • 1 Retroexcavadora Volvo 300.
  • 1 Retroexcavadora Volvo 290.
  • 1 Retroexcavadora Volvo 240.
  • 1 Retroexcavadora Hyundai 210.
  • 2 Dumper Volvo A-25.
  • 1 Dumper CAT-735.
  • 1 Miniretro JCB-6Tn.
  • 1 Miniretro Neuson-Tn.
  • 2 Manipuladoras telescópicas-giratorias.
  • 2 Manipuladoras telescópicas-rigidas.
  • 2 Equipos de inyección Putzmeister S-5.

Conclusiones

La ejecución de los túneles de Monroyo y Consolacion ha supuesto una hito excepcional para las obras de acondicionamiento de la carretera nacional N-232 dentro de una provincia con mucha historia minera pero escasa tradición tunelera como es Teruel. Se requerían y se obtuvieron elevados ritmos de producción. Se tuvo que flexibilizar el método constructivo debido a la aparición de una roca más competente de lo esperado, donde incluso las retroexcavadoras más potentes del mercado tuvieron dificultades para avanzar y se hizo imprescindible el empleo de explosivos.
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Fotografía 9: Trabajadores de Lurpelan en el cale del túnel.

Lurpelan ha sabido responder ágilmente a los altos requerimientos exigidos por los técnicos responsables del Ministerio de Fomento y en estrecha colaboración con el equipo humano de Rover Alcisa se han podido completar estos túneles de forma satisfactoria, que en breve será disfrutada por vecinos y usuarios de la N-232.

En la fotografía nº 9 podemos observar la alegría del equipo de Lurpelan en el momento del cale del túnel de Consolación, orgulloso del buen trabajo realizado.

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