La ingeniería española tiene que aprender a resolver el problema de la línea 7b de metro de Madrid.
1. TÚNEL DE HSUEHSHAN
El túnel de Sheishan forma parte de los trabajos de la línea ferroviaria Taipei-Ilan y se localiza al nor-este de Taiwán, uniendo las poblaciones de Toucheng y Pinglin. Tiene una longitud de 12,9 Km. y consta de dos túneles idénticos, como se muestra en la fotografía 1 de 12,9 m de longitud con un diámetro de perforación de 11,8 m y una sección típica de 109 m2 . La distancia entre los ejes de las galerías va de 40 m, en las zonas más cercanas a las bocas, hasta los 60 metros en las zonas de máxima cobertura de tierras; el gradiente del trazado es de 1,254% ascendente. Previamente a la construcción del túnel se excavó una galería de reconocimiento de 4,8 m de diámetro situada 5 m por debajo del punto medio entre los ejes de ambos túneles.
Fotografía 1.- Túnel de Hsuehshan Debido a la longitud del túnel se han proyectado 28 conexiones a pie entre las dos galerías y 12 estaciones de ventilación con 3 tubos verticales que van desde la parte central entre les dos galerías hasta la superficie. La excavación del túnel se proyecta desde la boca este para reducir al mínimo la afección sobre el acuífero Feitsui que abastece el área Metropolitana de Taipei.
Geológicamente, la zona se compone de materiales sedimentarios, de edad terciaria, ligeramente metamórficos y altamente fracturados con gran presencia de fallas que contienen areniscas de alta dureza (Areniscas de Szeleng) y abrasividad en la parte este y areniscas y limolitas endurecidas en la parte oeste. El túnel pasa a través de seis grandes fallas así como numerosas zonas de cizalla entre ellas; además es conocida la intensa facturación de las areniscas de Szeleng.
Éstas, además, pueden convertirse en una buena reserva de aguas subterráneas que se convierten en un obstáculo para la excavación, provocando importantes filtraciones instantáneas a medida que se excava. El caudal de infiltración máximo registrado es de 750 l/s.
Para la elección del método de excavación, se tuvieron en cuenta diversos factores:
• Los 10 Km. al oeste del túnel se encuentran dentro de la cuenca del Acuífero de Fetsui que abastece el área Metropolitana de Taipei y se recomienda minimizar las actividades de excavación en esta zona.
• En el caso de adoptar un método de excavación tradicional, seria necesario la construcción de un túnel de acceso de unos 2 Km. de longitud en la parte central para la evacuación de los materiales y el agua así como para poder garantizar una correcta ventilación.
• Con un método de excavación tradicional se calcula que la duración de la obra habría sido de aproximadamente 20 años.
• Una parte de la longitud de 10 Km. se consideraba favorable para la ejecución de la obra mediante el uso de tuneladora. Los aproximadamente 3 Km. restantes se podían construir también mediante este método si se tomaban las medidas necesarias.
• La excavación mecánica de los túneles de cierta longitud, implica siempre una mayor facilidad en la programación de los trabajos y actualmente, se considera que son estos métodos a los que se tiende. La adopción de este método se consideró un primer paso para la adquisición de experiencia en estas técnicas en Taiwán. Se utilizaron dos tuneladoras diferentes para realizar la galería de reconocimiento y el túnel definitivo. La tuneladora utilizada para la ejecución de la galería fue una tuneladora de doble escudo con un diámetro de 4.8 m fabricada por la casa Robbins que consta de 34 cortadores. La tuneladora utilizada para la excavación definitiva, incorpora, en cambio, 80 cortadores y es de doble escudo presentando un diámetro de 11,8 m. Ésta última ha sido fabricada por la casa alemana Wirth. El sostenimiento primario aplicado consiste en dovelas de hormigón prefabricadas de 18 cm. para el caso de la galería de reconocimiento y de 35 cm. Para el túnel definitivo. Este hormigón presenta resistencias a compresión de 350 Kg./cm2 . En el caso del túnel definitivo, también se proyectó un revestimiento de hormigón de 30 cm. de grueso con una membrana impermeable. En un principio, la finalización del túnel, que comenzó en 1991, estaba prevista para 1997 pero una serie de problemas surgidos durante el proceso de excavación han provocado que su conclusión haya llegado 7 años después.
A continuación se describen algunos de los factores que han influido en esta distorsión tan grave del plazo:
• Debido a la alta densidad de fracturación de las Areniscas de Szeleng además de un mala disposición del sostenimiento de refuerzo, las vibraciones durante la perforación además de la insuficiente capacidad de perforación de la máquina, la excavación se encontraba bloqueada la mayor parte del tiempo lo que conllevaba que no se pudiese llegar a la distancia de perforación propuesta inicialmente. Para solucionar este problema se incorporó una nueva máquina perforadora con una mayor resistencia a torsión y capacidad de empuje.
• La necesidad de construcción de túneles de desviación para poder limpiar el frente y liberar así los cortadores en las zonas altamente fracturadas donde la tuneladora estuvo bloqueada. La construcción de todos estos túneles de desviación (bypass) ha retrasado considerablemente el final de les obras.
• Se localizaron algunas zonas en el macizo rocoso que acumulaban grandes bolsas de agua a mucha presión debido a la actuación como barreras de unidades arcillosas. Para poder excavar en estas zonas se ha adoptó un sistema de actuaciones combinando la excavación mecánica con métodos de excavación tradicionales.
• Debido a la alta abrasividad y dureza de las Areniscas de Szeleng, los cortadores se consumían más rápidamente de lo previsto y los frecuentes cambios de cortadores que conllevaban hicieron que la ejecución de la obra se alargase.
• En diversas ocasiones los comportamientos mecánicos irregulares de la tuneladora provocaron importantes demoras en el proceso de excavación. Estas irregularidades se iban solucionando a medida que se conocían las causas.
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