INTERNATIONAL SEMINAR LONG TUNNELS

Transcripción

1 INTERNATIONAL SEMINAR LONG TUNNELS Desafío para el Diseño, Construcción y Operación Challenges for Design, Construction and Operation Planificación de Túneles Modernos para las Carreteras del Futuro Jørgen Holst COWI A/S Copenhague - Dinamarca 17, 18 y 19 de Octubre 2012 Santiago, Chile PIARC CHILE 1

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3 Introducción Objetivos para la presentación: Para introducir las ideas y los principios detrás de la planificación de túneles de carretera moderna del futuro: 1. Introducción de un método sistemático para planificación y diseño de túneles viales que cubre y tomar en cuenta todos los desafíos (ver el Artículo) 2. Tendencias y desarrollo que vemos en la planificación y diseño de nuevos túneles los últimos diez quince años 3. Información y ejemplos sobre nuevos proyectos de gran longitud en planificación, diseño o construcción hoy 3

4 Introducción de un método sistemático Planificación de túneles de carretera moderna es una combinación de: Aspectos de Seguridad Desafíos Técnicos Asuntos Estéticos y del Medio Ambiente Actividades de Operación y Mantenimiento Asuntos Económicos Interacción compleja entra diferentes personas con diferentes fondos: Dueños / Clientes (Privados, Públicos, Concesionarias) Autoridades y Políticos Entidades de Emergencia (bomberos, policía, vigilancia, equipos de rescate, hospitales etc.) Planificadores de Túnel Personal de Operación y Mantenimiento con experiencia de túneles existentes Consultores, especialistas en diseño, es decir estructural e instalaciones (M & E) Constructores y proveedores con experiencia de los túneles existentes 4

5 Introducción de un método sistemático Influencia de Costos: Fase de Planificación, PIARC 5

6 Introducción de un método sistemático Concepto de Seguridad Concepto de Seguridad usada normalmente: Filosofía * Establecer reglas básicas para garantizar un nivel de seguridad alto y uniforme para usuarios de la carretera durante la conducción en túneles a nivel nacional * Establecer por lo menos el mismo nivel de seguridad en los túneles como en caminos abiertos Por lo menos 25% de los usuarios tienen miedo en túneles 6

7 Introducción de un método sistemático Concepto de Seguridad usada normalmente: Objetivos Planificar, construir, operar y supervisar el túnel para evitar accidentes En caso de accidentes, catástrofe o desastre los siguientes valen: Asegurar la necesaria evacuación de personas en el túnel Asegurar el acceso necesario para bomberos y equipos de rescate Limitar al mínimo el numero de muertes y lesiones Limitar a un mínimo los daños en estructuras e instalaciones para mantener la transitabilidad del tránsito por la carretera tan rápido como sea posible después de un incidente 5. Durante el seccionamiento de instalaciones y sistemas de monitorea, asegurar que una catástrofe sólo tiene consecuencias parciales sobre sistemas de iluminación, ventilación, teléfonos de emergencia etc. Concepto de Seguridad puede ser definido y aprobado por el sistema político 7

8 Introducción de un método sistemático Concepto de Seguridad El Concepto de Seguridad debe definir todos los aspectos sobre cómo evitar graves incendios / fuegos en el túnel y otros accidentes 8

9 Introducción de un método sistemático Incendios grandes de Túnel Ejemplos Accidente, año Tipo de Vehículo Túnel seccióntransversal (m2) Estimado Etot Pico Estimado HRR (GJ) (MW) Tiempo estimado para el pico HRR Duración estimada de fuego Número de víctimas Túneles de carretera Canal del Túnel, HGV h 2.5 (3.4) h 0 Mont Blanc, HGV, 9 cars * h 9-13 h 39 Tauern, HGV, 24 coches h 7-10 h 12 St Gotthard, HGV, 10 coches 41 - > Túnel de Frejus, HGV, 3 Vehículos de combate de incendios 50 - >200 - <6 2 9

10 Introducción de un método sistemático Concepto de Seguridad: Base para elaboración del concepto Códigos y normas nacionales Experiencia de los túneles existentes en la red carretera nacional Normas internacionales, códigos y guías de, por ejemplo, PIARC e ITA Las normas, códigos y guías de los países alrededor su país Directiva Europea 2004/54/EF de 29. Abril 2004 (longitud túnel 500m) requisitos mínimos de seguridad en caminos TERN Para evitar estos terribles fallos de diseño que hemos visto en el pasado donde un túnel es simplemente un agujero oscuro en el subterráneo 10

11 Introducción de un método sistemático Concepto de Seguridad Colapso de techo en un túnel de carretera profunda sin revestimiento de hormigón completo (without full concrete inner lining). Oslo, Noruega

12 Introducción de un método sistemático Concepto de Seguridad que incluye más que una detallada de: Organización, personal, habilidades, competencias y responsabilidades Requisitos y responsabilidades para cada entidades involucrado Planes de emergencia, procedimientos e instrucciones para todas Ejercicios de emergencia periódicas Análisis de seguridad y riesgos y su documentación Uso de la Directiva Europea de 2004 para más información (check list) El Concepto de Seguridad constituye la base para hacer: "Requisitos generales para estructuras y instalaciones" 12

13 Introducción de un método sistemático Ejercicios de emergencia y entrenamiento de personal El Concepto de Seguridad contiene también una descripción detallada como hacer ejercicios de emergencia periódicamente 13

14 Introducción de un método sistemático Requisitos generales para estructuras y instalaciones Requisitos generales para estructuras y instalaciones: Base, breve: Condiciones del tráfico para el túnel (pronóstico del tráfico y previsiones, AADT 20 años adelante de la fecha de apertura, HGV 15% AADT, transportes pesados y peligrosos etc.) Análisis Especiales. Análisis de riesgos y seguridad de escenarios de accidentes típicos y sus consecuencias Requisitos para la velocidad y las restricciones de velocidad (por ejemplo prohibición para rebasar) Longitud del túnel Guías, códigos y normas nacionales e internacionales Datos del tráfico y la longitud del túnel» clasificación del túnel 14

15 Introducción de un método sistemático Clasificación del Túnel Datos básicos necesarios para la clasificación del túnel, breve: El volumen del tráfico y su composición Longitud del túnel y su complexidad (numero de entradas y salidas) Clasificación del túnel da una idea de: Diseño de sección transversal y sus componentes Requisitos mínimo para equipo de seguridad Clasificación de túnel de PIARC 15

16 Introducción de un método sistemático Clasificación del Túnel Estándar Noruego 2010 Clasificación del túnel y sección transversal Uso de puntos intermedios para túneles de grand longitud (laybys) 16

17 Introducción de un método sistemático Clasificación del Túnel Estándar Noruego 2010 Clasificación de túnel y correspondencia de equipos e installaciones mínima de seguridad (SOS, escape, pasaje etc.) Clasificación de British Standard 1999 Clasificación de Suecia 2011 Otros países da lo mismo resultado 17

18 Introducción de un método sistemático Clasificación del Túnel Otros factores a considerar en la clasificación: Zona urbana o rural Sobre o bajo del nivel del mar Sin o con carril de emergencia Requisitos de las entidades de emergencia o autoridades Requisitos de Operación y Mantenimiento Concepto de Seguridad y decisión de clase del túnel da la base para requisitos del diseño: 1. Estructuras y sus geometría 2. Instalaciones mecánicas y eléctricas (M&E) 3. Equipo de seguridad y sistemas de vigilancia 4. Actividades de Operación y Mantenimiento Directiva Europea 2004, resumen (Utilizada como lista de checkar, poco vieja) Todo debe complir con el Concepto de Seguridad verificado haciendo Análisis de Riesgos. Sí no Corrección del diseño Cross Section Geometry in Unidirectional Road Tunnels, PIARC, 2001 Cross Section Design for Bidirectional Road Tunnels, PIARC

19 Tendencias y desarrollo en Planificación de Túneles viales General En general: Túneles viales son planeados con más seguridad para los usuarios hoy que en el pasado ( ) y con más foco en la fase de operación y mantenimiento: Ya hay también más foco en el futuro desarrollo técnico de los túneles. Hoy usamos y vemos más: Equipos de Seguridad y Instalaciones de M&E como estándar Más sistemas de ITS en función en el área del Túnel (interior y afuera) Más espacio interior en el Túnel (ancho, espacio libre, acotamiento ancho, carril de emergencia y un carril adicional para el futuro) Por lo menos 2 tubos (tráfico unidireccional) para la Seguridad y O & M Soluciones considerando personas con discapacidad Más Análisis de Seguridad y Riesgos para verificar el diseño La vida útil subiendo de 100 años (antes 2000) 125 años 150/200 años 19

20 Tendencias y desarrollo en Planificación de Túneles viales Equipo de Seguridad para Control y Alarma Estándar hoy Sistema SCADA (Supervisión, Control y Adquisición de Datos) (remoto) CCTV (Circuito Cerrado, televisión) y IDS (Sistema de Detección de Incidentes) Teléfonos de Emergencia (Cabinas de SOS) Alarmas de Incendio (Cabinas de SOS) Sistemas de detección de incendio automático (IDS, Linear Heat Detection) Instrumentos para medir las concentraciones de gases (CO, NO, NOx) Sensores para puertas y Cabinas de SOS, extintor de incendios Control de vehículos más altos que permitido 20

21 Tendencias y desarrollo en Planificación de Túneles viales SCADA y Sala de Control del Túnel y del Tráfico Monitoreo de tráfico diario garantizando la seguridad del tráfico 24 horas todo el año (puede ser central o remoto) 21

22 Tendencias y desarrollo en Planificación de Túneles viales SCADA y Sala de Control del Túnel y del Tráfico 22

23 Tendencias y desarrollo en Planificación de Túneles viales Emisiones El desarrollo que vemos es hoy: Requisitos de las Autoridades para valores de emisiones aceptables interior y acerca del túnel durante operación normal son más fuertes hoy que en el pasado. Los valores críticos están bajando más rápidamente que el desarrollo técnico de los vehículos. Otra cosa es: Hay muchos investigaciones que indican que no hay ningún progreso en minimizar la polución del aire. También que filtros para vehículos de diesel no están funcionando de manera optima. Las Autoridades ya tiene más foco de combatir partículas afecta la salud mucho y sabemos que hay muchos muertos cada año por eso Vehicle Emissions and Air demand for Ventilation in Road Tunnels, PIARC

24 Tendencias y desarrollo en Planificación de Túneles viales Combatir partículas Sistemas para medir y combatir partículas (Electrostatic Precipitators): (viene de diesel, transportes pesados, llantas: Lavado del túnel no es suficiente más Afecta la salud mucho Habla con Noruega y Japón 24

25 Tendencias y desarrollo en Planificación de Túneles viales Velocidad permitida El desarrollo es para túneles de gran longitud m: Ya se acepta una velocidad permitida de 110 km/h ~ como velocidad de diseño 130 km/h Las consecuencias como probabilidad de accidentes graves suben más que 225 % por cambiar de 90 km/h para 110 km/h permitida Análisis de Seguridad : Factor de V4 (V= velocidad) Tendencia de velocidad máxima permitida (longitud m) km/h (túnel rural) ~ km/h diseño km/h (túnel urbano) ~ km/h diseño 25

26 Tendencias y desarrollo en Planificación de Túneles viales Geometría El desarrollo es para la Geometría y Túnel interior : Espacio libre: m o más (antes 4.50 m m) Espacio para instalaciones m es normal (antes m) Revestimiento de hormigón (Full Concrete Inner-lining) para prevenir colapso etc. Asfalto/pavimento al nivel del carril de las aceras ("sidewalks") Espacio para evacuación y escape (autobús de 70 personas / 5 min.) Distancia hoy: m dependiente el tipo de túnel (antes m) 26

27 Tendencias y desarrollo en Planificación de Túneles viales Incendios Carga de diseño (asunto de ventilación) El desarrollo es para túneles de carreteras: MW hasta ~ el año 2005 pero hoy es: 200 MW (Túnel sumergido, Estándar de Noruega (2010), Suecia (2011) Investigaciones de las consecuencias de 300 MW (Análisis de Seguridad) En el futuro: hablamos de MW o más como estándar Vemos más transportes pesados y peligrosos (los riesgos suben) Systems and Equipment for Fire and Smoke Control in Road Tunnels, PIARC (2007) (Nueva publicación de PIARC en el futuro: Carga de diseño va a subir) 27

28 Tendencias y desarrollo en Planificación de Túneles viales Incendios Carga de diseño Protección pasivo El desarrollo y la tendencia es para protección pasiva de estructuras: Diseño estructural - El máximo valor de los 3 curvas: Curva de Hydro-Carbon con un incendio de 120 minutos Curva de ISO 834 con un incendio de 240 minutos Curva de RWS (Rijkswaterstaat,NL) de 120 minutos (1380 grados Celsius) Hay por lo menos 3 métodos de protección pasiva: Con placas fijadas prefabricadas (espesor mm) pared y techo Mortero especial con fibra (espesor mm) Elementos prefabricados por fuera de la pared (parte de la estética) 28

29 Tendencias y desarrollo en Planificación de Túneles viales Incendios Carga de diseño Protección activa Tendencia de protección activa de "Fixed Fire Fighting Systems (FFFS): Hablamos de 3 métodos de protección activa: 1)Sprinklers 2) Deluge Systems y 3) Water Mist Systems Todavía hay pocos túneles de carreteras con sistemas instalados porque: Dudoso en relación de combatir de incendios y asegurar la seguridad del personal Dudoso en control de funcionalidad (parte del Concepto de Seguridad) Dudoso si es costo efectivo o no Problemático hacer mantenimiento y la vida útil es también dudosa Experiencia que las Entidades de Emergencia y Autoridades no le gustan estos sistemas instalados por muchas razones Nosotros de COWI no recomendamos pero seguimos el desarrollo como PIARC An Assessment of Fixed Fire Fighting Systems, PIARC

30 Tendencias y desarrollo en Planificación de Túneles viales Sistemas de ventilación Tendencia y el desarrollo de sistemas de ventilación es: Jet fans moderno para ventilación longitudinal Instalación de "Smoke extraction systems" túnel 3 km Systems and Equipment for Fire and Smoke Control in Road Tunnels, PIARC (2007) 30

31 Tendencias y desarrollo en Planificación de Túneles viales Incendios de Túnel: Algo a considerar y tomar en cuenta 31

32 Tendencias y desarrollo en Planificación de Túneles viales Túnel de prueba de Runehamar, Noruega Túnel de carretera para examinar y poner pruebas de incendios completos (Full scale fire testing tunnel) 32

33 Tendencias y desarrollo en Planificación de Túneles viales Iluminación de túneles Tendencia y el desarrollo de iluminación: Usando más tecnología de LED, Light Emitting Diodes (es decir, mejor iluminación, usamos menos energía, mejor vida útil) y Paneles solares (zona rural, para proveer energía) 33

34 Tendencias y desarrollo en Planificación de Túneles viales Iluminación de túneles - tendencia y desarrollo El diseño de sistema de iluminación de túneles de carretera tiene mucha influencia sobre seguridad vial Hay 45 años entra los dos 34

35 Tendencias y desarrollo en Planificación de Túneles viales Iluminación de túneles Tendencia y el desarrollo de iluminación: Iluminación estándar Hablamos sobre 1) Iluminación normal 2) Iluminación de evacuación 35

36 Tendencias y desarrollo en Planificación de Túneles viales Iluminación de túneles - Ejemplos de salidas, Suecia Tendencia y el desarrollo de iluminación: Foco en la estética (seguridad?) 36

37 Tendencias y desarrollo en Planificación de Túneles viales Iluminación de túneles - Ejemplos de Asia Tendencia y el desarrollo de iluminación: Foco en la estética (seguridad?) 37

38 Tendencias y desarrollo en Planificación de Túneles viales Iluminación de túneles largos Ejemplo de Noruega Tendencia y el desarrollo de iluminación: Foco en evitar la monotonía 38

39 Tendencias y desarrollo en Planificación de Túneles viales Iluminación de túneles largos Ejemplo Femern Túnel Tendencia y el desarrollo de iluminación: Foco en evitar la monotonía Filosofía es: Viaje de experiencia (Es manejar y pasar un túnel a 110 km/h un viaje seguro?) 39

40 Tendencias y desarrollo en Planificación de Túneles viales Iluminación de túneles Ejemplo de Estocolmo, Suecia Tendencia y el desarrollo de iluminación: Foco en la estética 40

41 Túneles más largo del Mundo Hongkong Zhuhai Macau Link, China (IMT): 6 km 41

42 Túneles de gran longitud Ejemplo de Hong Kong Zhuhai Macau Link, China Key Data: Guangdong Province Pearl River Delta 33 km of Bridges 6 km Immersed Tunnel 2 tubes, 3 lanes each Wide hard shoulders 2 Transition Islands 1 Toll Island Tunneldesign: COWI/HPDI Construction period: Artificial Islands 人工岛 Bridge 桥梁 Bridge 桥梁 Immersed tunnel 沉管隧道 HKSAR 香港 42

43 Túneles de gran longitud Ejemplo de Hong Kong Zhuhai Macau Link, China Main Component of tunnel project 隧道工程主要组成部分 Immersed tunnel沉管隧道: 5.7 km 33 elements, standard length 180 m 33个管节 标准管节长度180m Cut & cover tunnels暗埋段隧道: 0.3 km Ramps岛上敞开段: 0.8 km 43

44 Túneles de gran longitud Ejemplo de Hong Kong Zhuhai Macau Link, China 44

45 Túneles de gran longitud Ejemplo de Hong Kong Zhuhai Macau Link, China 45

46 Túneles de gran longitud Ejemplo de Hong Kong Zhuhai Macau Link, China 46

47 Túneles de gran longitud Ejemplo de Femern Belt, Dinamarca Alemania 47

48 Túneles de gran longitud Ejemplo de Femern Belt, Dinamarca Alemania Key Data: 17 km Immersed Tunnel Cross borders DK/D 2 tubes for Road 2 tubes for Rail Service Gallery Emergency Lanes Longitudinal ventilation ???? 48

49 Túneles de gran longitud Ejemplo de Femern Belt, Dinamarca Alemania 49

50 Túneles de gran longitud Ejemplo de Femern Belt, Dinamarca Alemania 50

51 Túneles de gran longitud Ejemplo de Femern Belt, Dinamarca Alemania 51

52 Túneles de gran longitud Ejemplo del Túnel de Rogfast Noruega Datos del Túnel: Cliente: Norwegian Public Road Authority Consultores: SINTEF (N) y COWI A/S (DK/N) (Analisis de Seguridad y Riesgos, Conceptos) Longitud ~ 25.5 km Velocidad permitido: km/h como maximo 2 tubos de 2 carriles Túnel adicional 3.6 km para Kvitsøy (Isla menor) ~ AADT Profundidad ~- 400 metros a bajo del nivel del mar Incendios analisados: 20 MW, 100 MW, 300 MW 52

53 Túneles de gran longitud Ejemplo del Túnel de Rogfast Noruega Circulación del tráfico entre los dos tubos en caso de acidente y O&M etc. 53

54 Túneles de gran longitud Ejemplo de Intercambio Oslo, Noruega El futuro: Vamos a ver más proyectos complejos y con más desafíos tecnicos 54

55 Conclusiones Túneles modernos para las carreteras son en general planeados con más seguridad para los usuarios hoy que en el pasado ( ) y con más foco en la fase de operación y mantenimiento. Hay una tendencia muy fuerte que los requisitos de las Autoridades suben más rapidamente que el desarrollo technico, es decir, tenemos más desafíos en el futuro a resolver como ingenieros. Todavía hay Consultores y Dueños/Clientes non profesionales que están compromisando bastante la seguridad de los usuarios para establecer o batir récordes del longitud, es decir, "response time" que maneja en realidad toda la Seguridad 55

56 Final de la presentación Gracias por su atención 56