Ingeniería de detalle de la obra civil de la línea 6 del metro de Santiago

Transcripción

1 Ingeniería de detalle de la obra civil de la línea 6 del metro de Santiago José González del Tánago Gerente de proyectos de Obras subterráneas. Geocontrol. Madrid.

2 Línea 6 del metro de Santiago de Chile La Línea 6 del Metro de Santiago tiene 15,3 Km de longitud Se inicia en el área S-O de la ciudad, en la futura ciudad Parque bicentenario en Cerrillos y finaliza en la municipalidad de las Condes (Providencia) en la parte Norte de Santiago. Estos dos extremos estarán unidos en menos de 25 minutos En la Línea 6 está previsto que los trenes circulen automáticamente sin conductor y que las Estaciones estén equipadas con puertas de andén. La línea 6 estará terminada en 2016 y esta dividida en 4 tramos con un costo de 1036 millones US$. Los dos primeros tramos se ha adjudicado a la constructora Salini y los dos últimos a Echevarría-Izquierdo y OSSA. Tradicionalmente en Santiago tanto las Estaciones como el Túnel Interestación se construyen con el método NATM.

3 Línea 6 del metro de Santiago de Chile Para abordar la construcción de la línea 6 se ejecutaran, además de las estaciones, 17 piques de construcción, con el objeto de disponer de suficientes frentes de ataque para cumplir el plazo de la obra. Los Leones Inés de Suárez. L6 Ñuñoa Piques de construcción Ñuble Estadio Nacional Lo Valledor Franklin L6 Biobío Club Hípico Cerrillos

4 Línea 6 del metro de Santiago de Chile Pique Galería de conexión Estocadas túnel Interestación

5 Línea 6 del metro de Santiago de Chile La línea 6 tendrá 10 estaciones de las que 4 de ellas son estaciones de combinación: Estación Franklin: cruce con línea 2 Estación Ñuble: cruce con línea 5 Estación Ñuñoa: cruce con línea 3 Los Leones L6 Inés de Suárez. Estación los Leones: cruce con línea 1 Ñuñoa Ñuble Estadio Nacional Lo Valledor Franklin L6 Biobío Club Hípico Cerrillos

6 Demanda máxima CERRILLOS LO VALLEDOR CLUB HIPICO Actual 25 años FRANKLIN BIOBIO NUBLE ESTADIO NACIONAL ÑUÑOA INES DE SUAREZ LOS LEONES Demanda máxima en horario punta por hora.

7 Diseño y criterios El diseño de las estaciones de la Línea 6 se ha planteado con el objetivo de facilitar el acceso a flujos de viajeros desde hasta usuarios/hora, según la ubicación de la estación, y buscando un mínimo impacto urbano de las obras. Por ello se ha adoptado, en todos los casos, una construcción en subterráneo a partir de un pozo vertical, circular o rectangular. Las estaciones son de 120 metros de largo Estación con Pique circular. Estación con Pique rectangular.

8 Diseño La Distribución de pasajeros se realizara mediante una mesanina situada en el interior de las estaciones. Estación de Estadio nacional

9 Estaciones de paso menor Club Hípico, Biobío, Inés de Suarez Para menor flujo de pasajeros, sólo tienen un pasillo principal y dos pequeños secundarios Andenes de 3,5 metros y una anchura de sección de16 m.

10 Estaciones de paso medianas Cerrillos y Lo Valledor 1 Estación terminal y 1 de paso de tamaño medio Andenes de 4 metros y una anchura de sección de 17,50 m.

11 Estaciones especiales Estadio Nacional (5800 m 2 subterráneos) Alta capacidad para eventos masivos personas/dos horas Andenes de 4 metros y una anchura de sección de 17,50 m.

12 Estaciones de combinación Ñuñoa 2 estaciones Línea 3 y Línea 6 con pique común Andenes de 4 metros y una anchura de sección de 17,50 m.

13 Estaciones de combinación Ñuñoa 2 estaciones Línea 3 y Línea 6 con pique común Andenes de 4 metros y una anchura de sección de 17,50 m.

14 Estaciones de combinación Los Leones (Providencia) Estación mas grande de la línea Andenes de 5 metros y una anchura de sección de 20 m.

15 Estaciones de combinación Los Leones (Providencia) Estación mas grande de la línea Andenes de 5 metros y una anchura de sección de 20 m.

16 Condicionante 1: Con los diseños anteriores se alcanza: Anchuras de excavación: 17 a 20 m Secciones de excavación: 150 a 185 m 2

17 Condicionante 2: los recubrimientos sobre la clave de las estaciones son del orden de 10 m.

18 Geotecnia Estratigrafía del suelo de Santiago es muy conocida, debido a las numerosas prospecciones y obras realizadas. Para este proyecto se ha realizado una calicata de 25 m, cada 400 m lineales. Gravas Finos

19 Geotecnia UNIDAD GEOTÉCNICA Relleno antrópico Gravas arenosas 2ª depositación Río Mapocho Gravas arenosas 1ª depositación Río Mapocho (kn/m 3 ) 17,0 22,5 22,5 c max (kpa) m (º) ,5 c (kpa) ,5 (º) Ec (kpa) x Z 0,55 (Z<6) x Z 0,53 (Z>6) x Z 0,53 (Z>6) n 0,30 0,25 0,25 (º) K 0 0,65 0,9 (Z<6) 0,9-0,0533 x (Z-6) (6<Z<18) 0,9-0,0533 x (Z-6) (6<Z<18) 0,26 (Z>18)

20 Geotecnia Shear modulusg/g [-] Very small strains Small strains Dynamicmethods Local gauges Retaining walls Foundations Tunnels Conventional soil testing Larger strains Shear strain S [-] Evolución del módulo de corte con la deformación unitaria al corte

21 Método constructivo Hasta ahora la construcción de los Túneles Estación del Metro de Santiago se llevaba a cabo con el método de las Galerías Laterales (Side Drift) Este método ha funcionado correctamente. Sin embargo con él sólo se consiguen avances totales teóricos entre 0,3 y 0,4 m/día que pueden llegar a 0.6 m/día, con lo cual, las Estaciones son el camino crítico en la construcción de una nueva línea. Según la complejidad de las estaciones, su construcción completa supone un plazo entre 17 y 25 meses.

22 Método constructivo Los bajos avances conseguidos con este sistema se deben a la división de la sección a excavar en cinco subsecciones cuya anchura es del orden de 5 metros, lo cual hace imposible obtener de la maquinaria de excavación rendimientos adecuados. Adicionalmente, este método exige construir y demoler dos paramentos marcados con X lo cual alarga el proceso constructivo y aumenta los costes y se crean 6 juntas en el revestimiento, lo cual es una fuente potencial de problemas Junta en el Revestimiento Revestimiento a demoler 5 6

23 Método constructivo El método de la Bóveda Autoportante (MBA) fue diseñado por Geocontrol para construir un tramo de 300 metros del Túnel de Archidona, Málaga (España), próximo a su emboquille Este. Este tramo se excavó en unas argilitas saturadas del Terciario, de muy baja resistencia; con la particularidad de que el espesor del terreno sobre la clave del túnel variaba entre 3 y 10 metros. Existía una torre de apoyo de una línea de alta tensión y la Compañía Eléctrica impuso un límite de 20 mm para la subsidencia en los apoyos de la torre.

24 Método constructivo Este método se basa en realizar la excavación en tres fases clásicas: Bóveda, Banco y Contrabóveda. Tiene dos particularidades: I.- La excavación de la Bóveda se hace en dos frentes, creando un tabique provisional. II.- La estructura de la Bóveda se completa antes de iniciar la excavación del Banco y dispone de dos amplias patas de elefante para minimizar la subsidencia durante la excavación del Banco y Contrabóveda. Además se hace trabajar conjuntamente el Sostenimiento Primario y Secundario

25 Método constructivo

26 Método constructivo

27 Método constructivo Con la aplicación del MBA a los Túneles Estación de la Línea 6 se conseguirán las siguientes mejoras en la seguridad durante la construcción: Al realizar la excavación bajo la protección de un paraguas pesado no habrá ningún operario trabajando bajo un terreno no reforzado. El monitoreo de la perforación de los taladros para colocar el paraguas permitirá detectar empeoramientos de la calidad del terreno por delante del frente. El mayor espacio existente en el frente hará posible la utilización de robots para proyectar; evitándose las delicadas condiciones que se crean al proyectar manualmente sobre la clave del Túnel.

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29 Método constructivo Construcción de un Túnel Estación de 120 m Bóveda 120 m / 1.5 m/día 80 días Banco 120 m / 5.3 m/día 23 días Contrabóveda 120 m / 7.5 m/día 16 días TOTAL 119 días Avance Medio = 120 m/ 119 días = 1 m/día

30 Método constructivo. Conclusiones La construcción de los Túneles Estación de la Línea 6 mediante el método de la BÓVEDA AUTOPORTANTE permitirá pasar de los 0.6 m/día, que hasta ahora se obtenían, a 1m/día; lo cual se traducirá en una reducción mínima de unos seis meses en el plazo de construcción de una estación. La aplicación del método de la BÓVEDA AUTOPORTANTE contribuirá a mejorar, aún más, las condiciones de seguridad durante la construcción del Túnel Estación y de las Galerías de Acceso. Los cálculos tenso deformacionales en tres dimensiones realizados hasta ahora, confirman plenamente la viabilidad de aplicar este método en la Línea 6 del Metro de Santiago.

31 Cálculos En cada una de las estaciones el proceso constructivo se ha analizado mediante un modelo tridimensional de elementos finitos que ha sido resuelto con el programa FLAC 3D para obtener los desplazamientos del terreno y las solicitaciones sobre los elementos de sostenimiento.

32 Cálculos Incremento de la deformación unitaria al corte Incremento de la deformación unitaria al corte Distribución de desplazamientos verticales en superficie Distribución de desplazamientos verticales en el entronque de una estación.

33 Cálculos

34 Cálculo de subsidencias Una de las ventajas que ofrecen los cálculos tensodeformacionales es que dan una información integral sobre los movimientos del terreno modelizado, lo cual permite obtener las isolíneas de subsidencia, tal como se muestra en el ejemplo de la Estación Inés de Suárez. Isolíneas de subsidencia en la Estación Inés de Suárez.

35 La ciudad de Santiago tiene un amplio historial sísmico tanto en frecuencia como en intensidad de eventos, destacando entre los recientes, el de febrero de 2010 con una intensidad de 8,8. Por ello, los túneles y las estaciones de las Líneas de Metro en Santiago están diseñadas para resistir la actividad sísmica. Estaciones de la Línea 6 Cálculo sísmico En la Línea 6 Geocontrol ha utilizado los modelos 3D para hacer un estudio sísmico integral de la infraestructura que permite conocer con gran precisión los lugares que deben ser Desplazamientos del modelo de una estación ante un sismo. especialmente reforzados.

36 Particularidades constructivas Casi la mitad del Túnel de la Estación Los Leones debe construirse bajo el Estacionamiento de la Avenida de Providencia y el espesor de los terrenos entre ambas estructuras es de unos 8m. Los cálculos 3D que se realizaron para analizar la viabilidad constructiva de este Túnel Estación conelm.b.apusieronenevidenciaqueconeste método, los asientos a los que iba a verse sometida la estructura del Estacionamiento no eran admisibles Avenida Providencia Nivel -1 Nivel -2 Eje Calle Nivel -3 Nivel -4 Estacionamiento Estacionamiento Estacionamiento Eje aparcamiento Eje Túnel Estación de Los Leones bajo el Estacionamiento de la Avda. Providencia.

37 Particularidades constructivas En la figura adjunta se muestra la aplicación del Método de las Galerías de Cimentación a la construcción del Túnel de la Estación Los Leones, el cual tiene una anchura de 18 m y está solo a unos 8 m del Estacionamiento de la Avenida Providencia. El hecho de que las dos Galerías de Cimentación tengan una sección de excavación de tan solo 25,5 m 2, hace posible la minimización de los asientos sobre la estructura del Estacionamiento. Aplicación del Método de las Galerías de Cimentación en la Estación Los Leones.

38 Particularidades constructivas Pique Galería de acceso principal II.- Vista en planta Túnel estación Galería de conexión linea 1 Galería de escaleras III.- Corte longitudinal por el túnel Estación I.- Vista en perspectiva V.- Corte transversal por galería de acceso VI.- Corte transversal por galería de conexión con linea 1 VII.- Corte transversal por galería de escaleras IV.- Corte transversal por el túnel Estación

39 Particularidades constructivas

40 Particularidades constructivas Desplazamientos verticales del terreno a la cota de cimentación del parking debido a la ejecución de la Estación de los Leones.

41 Ingeniería de detalle de la obra civil de la línea 6 del metro de Santiago José González del Tánago Gerente de proyectos de Obras subterráneas. Geocontrol. Madrid.