Obras de implantación del Tramo Norte Rodoanel Mario Covas

Las obras del Tramo Norte del Rodoanel Mario Covas, que Acciona Construcción está llevando a cabo, permitirán finalizar el anillo de circunvalación de 177 km del Estado de São Paulo (Brasil). Este anillo, que circunda toda la Región Metropolitana de São Paulo, enlazará con las diez principales autovías paulistas que conectan con el interior: Anhanguera, Bandeirantes, Castelo Branco, Raposo Tavares, Regis Bittencourt, Imigrantes, Anchieta, Ayrton Senna, Dutra y Fernao Dias.

El tramo Norte de Rodoanel (en construcción) cruza los municipios de São Paulo, Mariporá, Guarulhos y Arujá, comenzando en la conexión de la Avenida Raimundo Pereira Magalhaes (SP-332) y finalizando el mismo con la intersección de la autovía Presidente Dutra.

Una vez finalizadas las obras, el trazado del Rodoanel Norte contará con cuatro carriles por sentido entre el Rodoanel Este y la autovía Fernão Dias (BR-381), disminuyendo posteriormente a tres carriles por calzada entre este último punto de conexión y la via Dutra (BR-116). El trazado del mismo ha sido diseñado para una velocidad máxima de 100 km/h, contando con 7 túneles y 117 puentes y viaductos.

Del total de los seis tramos en que se subdivide el Rodoanel Norte Mario Covas, Acciona Construcción fue adjudicataria en noviembre de 2012 de los dos tramos siguientes:

El Proyecto del Rodoanel Mario Covas surgió tras analizar de forma exhaustiva diferentes alternativas de trazado y manteniendo como objetivo principal el mejorar la calidad de vida del Gran São Paulo, zona actualmente muy congestionada por el elevado flujo de vehículos/día. De este modo, se pretendía desviar parte del elevado tráfico de camiones que transitan por la metrópoli, eliminando el tráfico pesado que circula desde el puerto de Santos hacia el interior.

La construcción del Rodoanel Mario Covas forma parte de la transformación del área metropolitana de São Paulo que está siendo desarrollado por Dersa (Desenvolvimento Rodoviario S.A), empresa perteneciente al Estado de São Paulo y encargada de adjudicar, administrar y proyectar las infraestructuras de transporte del Estado.

De esta forma, el anillo de circunvalación del Rodoanel fue subdividido en cuatro tramos: Oeste, Sur, Este y Norte. El tramo Norte es el último segmento pendiente de finalización para completar el anillo, el cual se configurará como un modelo de desarrollo económico, social y ambientalmente sostenible, cuya finalización está prevista para el año 2018.

El proyecto del tramo Norte del Rodoanel, en concreto el Lote 4 que se desarrolla a continuación, busca integrar la nueva infraestructura en el entorno natural en el que se enmarca. Así ocurre en dicho tramo, en el que el trazado atraviesa la Sierra de la Cantareira que se considera una de las mayores florestas urbanas del mundo perteneciente a la llamada ‘mata atlántica’, reconocida internacionalmente por la Unesco como región de preservación medioambiental y considerada Patrimonio de la Humanidad (ver foto 1).

Por otro lado, el proyecto está permitiendo el desarrollo regional, garantizando la vertebración del territorio con un aumento de la cohesión social a pesar de las dificultades técnicas y ejecutivas para el desarrollo de una obra que se encuentra en un entorno protegido medioambientalmente pero con la idiosincrasia de frecuentes núcleos de 'comunidades' o favelas, sin ningún tipo de urbanismo controlado.

Dichos motivos, generaron en el periodo de elaboración del proyecto constructivo una complejidad añadida al trazado en algunos puntos del mismo, generando atrasos por dificultades de expropiación en las zonas de mayor población, cambios al proyecto o retrasos en la logística de obra (ver foto 2).

Por otro lado, el proyecto constructivo cumple con las Normativas vigentes en Brasil; principalmente ‘NBR 6118:2003 – Projeto de estruturas de Concreto’, ‘NBR 6122:1996 – Projeto e execuçao de fundaçoes’.

A modo de referencia geológica, la región de Sao Paulo / Guarulhos con notables variaciones orográficas, se clasifica –en profundidad- con una secuencia general de suelos residuales (originarios de la descomposición de rocas) junto con suelos transportados (aluviales y coluviales) según zonas, con presencia de suelos blandos arcillosos de baja capacidad portante. A continuación, se detecta la presencia de granito, filitos y metabasitos (ver figura 3).

En los apartados siguientes se describirán las unidades de obra más singulares a nivel técnico, social o medio-ambiental del Lote 4, factores que a día de hoy constituyen los hitos fundamentales a cumplir para la adecuada gestión de una obra.

3.1. Condicionantes de Trazado

Por un lado, el trazado diseñado en el Lote 4 ha presentado importantes condicionantes por la orografía y geología del terreno, que presenta desniveles importantes junto con frecuentes arroyos en fondo de vaguada y materiales de baja capacidad portante (ver foto 3).

Los suelos blandos -definidos como ‘solos moles’- debían ser retirados como garantía de la estabilidad de los terraplenes ya que los mismos no ofrecían la capacidad soporte necesaria para los equipos de excavación. A nivel de excavabilidad, la retirada de los mismos era posible mediante equipos de excavación apoyados en escollera o fuera del área afectada, con ayuda de bombas para evacuar el agua procedente de arroyos, en la mayor parte de los casos.

Por otro lado, la presencia de elevaciones rocosas llamadas ‘morros’ rocosos generaban las elevaciones más puntuales, por ejemplo en el tramo final, túnel 401 (ver plantas y fotos 4 y 5).

Foto 4: Presencia de 'morros' en emboquille Oeste del túnel 401. Inicio de emboquille.

Otros condicionantes al trazado se deben a los factores urbanísticos como por ejemplo, el enlace que cruza el trazado de Rodoanel Norte con la autovía Fernão Dias (BR-381), que conecta el tráfico entre São Paulo y Belo Horizonte (ver foto 6). Dicho enlace (con múltiples entradas y salidas, por exigencia del Cliente) ha condicionado de forma importante la planificación de las obras al situarse como nudo central del trazado Lote 4.

El cruce sobre la autovía Fernao Dias (en servicio) cuenta con un total de seis puentes, actualmente en construcción. Estas estructuras se están ejecutando en dos tramos bien diferenciados. En primer lugar, actuando sobre el lado izquierdo de la autovía para, una vez queden construidos los primeros vanos de estas OAE's -cuyo apoyo central coincide con la mediana de la autovía- se desvíe el tráfico por debajo de dichos vanos y así poder ejecutar los vanos del lado derecho a la autovía. Como puede verse en la planta general, la división de la obra del Lote 4 que supone el cruce de la autovía está añadiendo dificultades en la gestión coordinada entre la producción de obra y los equipos de seguridad de forma que se garantice el cumplimiento de las señalizaciones para cada uno de los desvíos realizados (ver foto 6).

3.2. Condicionantes medio ambientales y sociales

En todo momento, el trazado del Lote 4 fue definido con la necesidad de integrar el mismo en el entorno natural de la región, actuando con intensidad en todas las actividades que afectaban al medio, como aquellas necesarias para la recuperación de la fauna y flora junto con una integración paisajística y protección del sistema hidrológico existente (ver fotos 7 y 8).

Con objeto de mantener el cumplimiento de medidas sociales previstas y evitar riesgos añadidos al estado en el que se encontraban las viviendas vecinas (ver foto 9), se llevó a cabo una exhaustiva peritación técnica a través de una empresa externa de peritajes, registrando el estado de la estructura, tanto externo como interno. De este modo, se evitaban consecuencias graves por detonaciones, vibraciones por tráfico de obra elevado e incluso inundaciones localizadas, motivadas por las diferentes actividades de la obra.

En términos generales, el proyecto del Lote 4 consiste en 9,1 km de trazado principal con cuatro calzadas por sentido en el primer tramo, hasta el enlace con la autovía Fernao Dias, disminuyendo posteriormente a tres calzadas por sentido hasta el final del mismo.

El enlace sobre la Fernão Dias supone un incremento de otros 9,4 km de trazado, distribuido en numerosos ramales y accesos.

A continuación, dentro de las singularidades constructivas o de calidad en la obra se destacan las siguientes obras y/o actuaciones, con mayor dificultad geotécnica:

• Grado de excavabilidad.
• Tratamiento de taludes.
• Excavación del Túnel 401.
• Cimentación profunda por tubuloes.

Como dato curioso, conviene recordar que una de estas medidas adoptadas ha dependido exclusivamente de la Normativa del país (cimentación por tubuloes).

1.1. Grado de excavabilidad

En primer lugar, se debe establecer un criterio de clasificación en relación a la excavación de los materiales. Numerosa bibliografía identifica los grados de excavabilidad, en función de la RCS (MPa) según:

No obstante, una vez comienzan las obras, existen factores de campo que identifican el tipo de excavación a realizar, según (fotos 10 y 11):

1. La mayor o menor dificultad de resistencia a las operaciones de desmonte, ya sea manual o mecanizado, sin poder asociar la clasificación geológica a esta dificultad.
2. Tamaño y forma de las partículas.
3. Porcentaje de poros. A menor volumen de huecos, mayor área de contacto entre partículas.
4. Porcentaje de humedad: bajo % de humedad aumenta el rozamiento entre partículas lo que supone mayor dificultad de desmonte, mientras que suelos muy húmedos presentan densidades mayores y, por lo tanto, mayor potencia de máquina a utilizar.

Como se puede observar, la variabilidad de materiales encontrados a lo largo del trazado (sin demasiado detalle en proyecto) junto a la existencia de áreas con problemas de expropiación generó, por un lado, continuos cambios en el tipo de medios mecánicos a emplear y, por otro, frecuentes revisiones del diagrama de masas de referencia ya que la aparición continua de bolos o “matacoes” intercalados con suelo arcillo-limoso dificultaba el aprovechamiento del mismo, obligando a realizar continuas comprobaciones del balance de masas pendiente.

1.2. Tratamiento de taludes

Al hilo del apartado anterior, a lo largo del trazado algunos de los taludes de mayor entidad y en los que se presenciaba combinaciones de roca y suelo en su perfil, tuvieron que ser estabilizados adoptando las medidas de contención siguientes (ver fotos 12 y 13):

1. Bulones de 6m.
2. Tirantes de 45 T y longitud variable.
3. Drenes californianos a pie de talud.
4. Hormigón proyectado + mallazo (en algunos casos).

1.3. Excavación del túnel 401

Al final del tramo del Lote 4, el trazado proyectado atravesaba uno de los 'morros' rocosos existentes en la zona. De esta forma, se definían dos túneles paralelos de gran sección libre (3 carriles por tubo), de 212 metros para la pista externa y de 248 metros para la pista interna.

Para la excavación de los mismos, se ha utilizado el NATM en avance y destroza a lo largo del túnel sobre una sección mayor de 200 m2 con empleo de galerías auxiliares en algunos tramos, con ciclos sucesivos de excavación con voladuras controladas, compartimentando la sección de excavación en mayor o menor número de partes en función de la presencia de suelos y/o roca, según avanzaba la ejecución del túnel. Para ello se importaron hasta Sao Paulo un jumbo perforador de dos brazos junto con un robot de gunitado (ver foto 14).

Una vez ejecutado el emboquille correspondiente, se iniciaron las galerías de reconocimiento (ver fotos 15 y 16) cuyo objetivo principal implicaba el conocimiento in situ de los materiales menos competentes en los que era necesario tanto identificar la geología como iniciar la relajación de las tensiones existentes en el terreno, a partir de una sección menor. La construcción de dos galerías piloto, ambas con desfase de excavación, se llevó a cabo con ayuda de un sostenimiento de cerchas reticulares junto con aplicación de hormigón proyectado, después de sanear y desescombrar el detritus.

En la Figura 4 adjunta se puede observar mediante la línea de contorno azul la excavación real ejecutada en obra frente a la línea teórica de abono, comprobándose la excelente metodología de perforación y sostenimiento llevado a cabo por la obra.

Dado que dicha sección se excavaba en suelos, como fase final de la misma, se cerraba el contorno mediante contrabóveda.

A medida que el túnel penetraba en el macizo rocoso, el aumento de resistencia del mismo permitía modificar la tipología de la sección a excavar, reduciendo el número de fases de voladura por sección (ver figura 5).

El terreno pasó a ser sumamente competente, con la presencia de metabasitos poco alterados sin flujo importante de agua subterránea, lo que permitió excavar la sección en avance y destroza con un sostenimiento basado en cerchas reticulares en bóveda y bulones de cosido (ver foto 17).

Cabe resaltar que dentro del plan de gestión ambiental definido por la obra se acordó aprovechar todo el material pétreo procedente de los túneles que, mediante plantas de machaqueo móviles, garantizarían el uso de árido a reutilizar dentro de la obra, por ejemplo en obras auxiliares (ver foto 18).

1.4. Cimentación por tubuloes

Este apartado pretende identificar los posibles problemas técnicos que pueden surgir como consecuencia de ejecutar obras aplicando Normativas de otros países. En Brasil, la NBR 6122: 2010 (art.8), recomienda el empleo de ‘tubuloes’ en el caso de cimentación profunda apoyada en roca. Dicha cimentación se caracteriza por transmitir la carga al sustrato rocoso y/o zona de transición por compresión, a través de su base ensanchada trabajando de un modo similar a la zapata (ver figura 10).

La ejecución de los ‘tubuloes’ pasa por las siguientes etapas:

• Colocación del castillete a modo de andamio auxiliar.
• Camisa externa de hormigón armado, ejecutada in situ (sobre terreno) por tramos de 2 m.
• Introducción de la camisa mediante excavación interna de la misma por medios manuales.
• Una vez completado el primer tramo de hinca de camisa, se procede a ejecutar el segundo sobre terreno, hincar y así sucesivamente hasta llegar hasta la cota de ejecutar la base ensanchada.

• Se lleva a cabo la excavación de la base.
• Se dispone la armadura, internamente a la camisa ya colocada.
• Se efectúa la última fase de hormigonado, vertido desde superficie (ver foto 19).
• Cuando existe presencia de nivel freático, es necesario adaptar sobre la superficie, una cámara hiperbárica que permita trabajar en seco dentro de la excavación.

Desde el inicio de la obra, Acciona desarrolló numerosos proyectos alternativos justificando las ventajas e inconvenientes de este sistema de cimentación ampliamente empleado en Brasil y únicamente en la región del Enlace de la Fernao Dias, el Cliente accedió a modificar la metodología por uso de pilotes únicamente por tema de plazo, sin entender las desventajas que ofrece el sistema de tubuloes definido en Norma.