Impermeabilización del Túneles, Mecanización del Sistema Constructivo

IMPERMEABILIZACIร N SAN GOTARDO Mecanizaciรณn del Sistema Constructivo

EL TÚNEL BASE DEL SAN GOTARDO EL CONFERENCISTA Ernesto Schümperli - Cruz Ingeniero Civil MSc – MBA Desempeño profesional  12 años diseño estructural en ingenería civil  4 años obras de infraestructura en América Latina  6 años diseño de concreto para construcciones subterráneas  5 años Gerente de Ventas en Sika Suiza  5 años Gerente General de Sika Suiza  10 años miembro del Consejo Directivo del Grupo Sika  2 años Presidente de la División Infraestructura y Minas del Grupo Sika Cargo actual  CEO, Consultor independiente para projectos de Infraestructura 3

PORQUE UN NUEVO TÚNEL BASE DEL SAN GOTARDO? UN PASO RÁPIDO Y PLANO A TRAVÉS DE LOS ALPES Gotthard Base Tunnel main section of a New Rail Link through the Alps (NRLA) Longitud 57 km Cobertura > 2000 m

Copied from: St. Gotthard The Vision 5/2000

Primera ruta plana a través de los Alpes aprox. 2300 metros debajo de los Alpes -> El túnel ferroviario más profundo del mundo 4

EL PROYECTO SAN GOTARDO HECHOS DEL DISEร O Corte Secciรณn Normal : 2 tuneles sencillos D = 8.80m

Tuneles Conectores: Cada 325 metros

2 estaciones de emergencia: Faido y Sedrun

3 puntos intermedios de ataque / 6 direcciones de excavaciรณn / 50% ahorro en tiempo 5

EL PROYECTO SAN GOTARDO (2X 57 KM) SECCIÓN NORMAL DEL TÚNEL Max tolerancia 12 cm

Concreto lanzado, cerchas y anclajes

Membrana Impermeable

Perfil ferroviario

Deformaciones iniciales Concreto de revestimiento Drenaje principal Drenaje agua residual

D = ??

Excavación Ø = 8.80 -9.60, dependiendo de la calidad de la roca y la cobertura!

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Ionos

Concentración [mg/lt]

RETOS DE DISEÑO AGUA SUBTERRÁNEA: SULFATOS

Análisis Sulfatos Limite de agresividad al concreto Pronóstico contenido de Sulfatos

Concentración [mg/lt]

Sulfatos

200 mg/lt

Prognostico

Realidad

Cloruros

Concentración [mg/lt]

RETOS DE DISEÑO AGUA SUBTERRÁNEA: CLORUROS

100 mg/lt

pH

Análisis Cloruros Limite de agresividad al concreto armado

RETOS DE DISEÑO VARIACIÓN DE GEOLOGÍA / METODO DE EXCAVACIÓN

PIORA SYNCLINE !

CT

Excavación por: TBM = tuneladora - CT = convencional (perforación y voladura)

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EJECUCIÓN 2002 - 2011 ALIANZA ESTRATÉGICA DE CONTRATISTAS PARA LAS SECCIONES BODIO / FAIDO (JOINT VENTURE)

SECCIONES BODIO / FAIDO = 32km (56% del San Gotardo) 10

EJECUCIÓN 2002 - 2011 TUNELADORA (TBM) DONDE EL FABRICANTE

Hard rock open gripper shield

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HARD ROCK TBM ESQUEMA DE FUNCIONAMIENTO Rock Support L1

Rock Support L2

Felssicherung

v1

Felssicherung

v2

TBM Head

Tunnel-Bohrmaschine

Gewรถlbedrainage Drainage System

Waterproofing Abdichtung Membrane

Invert Concrete Lining

Sohleinbau

Cast Concrete Betonverkleidung Lining

v1 : El tipo de roca define la velocidad de la excavaciรณn Bankette

Fahrbahn

V2 : La resistencia inicial del concreto de la solera define la velocidad de la excavaciรณn 12

CONCEPTO DE SOPORTE DEBIDO A LA CONVERGENCIA SISTEMA EN ZONA DE EXCAVACIร N POR TBM Concreto lanzado, cerchas y anclaje Concreto de revestimiento

Deformaciones

Presiรณn de soporte

Principio de deformaciรณn

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Principio de resistencia

CONCEPTO DE SOPORTE DEBIDO A LA CONVERGENCIA SISTEMA EN ZONA DE EXCAVACIร N CONVENCIONAL Anclaje radial

Anclaje adicioial

Anclaje de frente

min 5cm concreto lanzado y 2 arcos de acero TH 44

Excavaciรณn

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Cerchas adicionales

25cm concreto lanzado

SOPORTE DE LA ROCA (SECCIÓN L1) MALLA DE REFUERZO/ ANCLAJE/ CONCRETO LANZADO

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SOPORTE DE LA ROCA (SECCIÓN L1) SISTEMA PARA CONCRETO LANZADO (TIPO ALIVA)

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CONCRETO LANZADO

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SOPORTE DE LA ROCA (SECCIÓN L2) PREPARACIÓN DE LA SOLERA PARA EL CONCRETO DE REVESTIMIENTO

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SOPORTE DE LA ROCA (SECCIÓN L2) COLOCACIÓN DEL CONCRETO DE SOLERA

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SECCIÓN »REMOLQUE» DEL TBM LOGÍSTICA PARA MATERIAL Y PERSONAL

Transporte para concreto

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Tren de Pasajeros

IMPERMEABILIZACIÓN DE TUNELES CON MEMBRANAS ESQUEMA DE FUNCIONAMIENTO

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Impemeabilización parcial

Estanqueidad perimetral total

Aguas filtradas Se requiere sistema de drenaje en las terminaciones laterales de la impermeabilización

Presión de aguas no requiere sistema de drenaje (excepto desague temporal durante los trabajos)

Instalación de la membrana – Un paso

Instalación de la membrana – Dos pasos

IMPERMEABILIZACIÓN DEL TÚNEL IMPERMEABILIZACIÓN Y SISTEMA DE DRENAJE Concreto lanzado Membrana Impermeable Concreto de revestimiento

Drenaje lateral Drenaje principal Tubo agua residual 22

IMPERMEABILIZACIÓN DEL TÚNEL NORMATIVAS DE IMPERMEABILIZACIÓN

La normativa actualmente mas exigente sobre los temas de impermeabilización y durabilidad es la: «Austrian OBV Tunnel Waterproofing Guideline»

Otras normativas al respecto: Alemania: ZTV-ING, Ril 853 23

Suiza: SIA 272

IMPERMEABILIZACIÓN DEL TÚNEL EVALUACIÓN DE CAMPO / REFERENCIAS

Excavación de muestras de membranas SIKA con una vida útil de mas de 40 años («Belchentunnel» y «Reussporttunnel»)

Las antiguas membranas SIKA cumplieron con las exigencias de los ensayos estipulados para 100 años de vida útil 24

PRE-CALIFICACIÓN 1998 -2002 ENSAYO DE MEMBRANA PARA DURABILIDAD DE 100 AÑOS Materiales ensayados:

Sikaplan PVC­P PP­geotextile/ PP­drainage

Sarnafil FPO, PP­drainage

Roxi­Test

Muestras expuestas por 2 años al envejecimiento por: Sikaplan PVC­P with a PP • Aguas circulando a 23°C, 45°C y 70°C geotextile Drainage + gravel • Aguas alcalinas y ácidas a 50°C • Aguas enriquecida con oxigeno a 70°C y 3 Mpa 25

PRE-CALIFICACIÓN 1998 -2002 ENSAYO DE MEMBRANA PARA DURABILIDAD DE 100 AÑOS Mechanical­Test

Muestras expuestas por 2 años a compresión y fuerzas cortantes en: •

Muestra de 1.5 m2 aplicado sobre concreto lanzado

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Aguas alcalinas a 50°C y 0.4 ­ 2.0 Mpa

PRE-CALIFICACIÓN 1998 -2002 ENSAYO DE MEMBRANA PARA DURABILIDAD DE 100 AÑOS In Situ­Test: (aplicabilidad)

• Aplicación • fijación • formación de pliegos • 3 Proponentes • 16 Sistemas de impermeabiliza ción • Solo el 50% cumplieron con los requisitos!!

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Certificación de materiales

PRE-CALIFICACIÓN 1998 -2002 ENSAYO DE MEMBRANA PARA DURABILIDAD DE 100 AÑOS

Control de formación de pliegos despues de derrumbar el concreto de revestimiento

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IMPERMEABILIZACIÓN DEL TUNEL SISTEMA EN ZONA DE EXCAVACIÓN CONVENCIONAL Aplicación tradicional, manual

Tunel principal 29

6/19/19

Title of Presentation / Meeting Name

Tunel conector

CONSTRUCCIÓN DEL TÚNEL LOGISTICA DE CONSTRUCCION EN ZONA DE EXCAVACIÓN POR TBM (VISTA GENERAL)

en zona de excavación 1.5 km

1 Gripper TBM (Excavación, arcos de acero, concreto lanzado, anclajes, logística de excavación) 2 Excavación de tuneles de conexión 3 Remolque (re perfilando, impermeabilizando, aplicando concreto, curando, reparando, instalaciones…)

4 Túneles de conexión, impermeabilizando y aplicando concreto 5 Plataforma móvil de respaldo (trabajos de emergencia) 30

CONSTRUCCIÓN DEL TÚNEL REMOLQUE (700M) CON 19 ESTACIONES DE TRABAJO

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CONSTRUCCIÓN DEL TÚNEL DETALLE DE LAS DOS ESTACIONES DE CONCRETO

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CONSTRUCCIÓN DEL TÚNEL EL «GUSANO» – REMOLQUE FLEXIBILIZADO

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IMPERMEABILIZACIÓN DEL TUNEL SISTEMA EN ZONA DE EXCAVACIÓN POR TBM Supply chain para la membrana de drenaje y la membrana impermeable

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IMPERMEABILIZACIÓN DEL TUNEL APLICACIÓN AUTOMATIZADA DE LAS MEMBRANAS Ancho de la Membrana = 4.4 m

Aplicación con sistema velcro

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IMPERMEABILIZACIÓN DEL TUNEL PRESIÓN POSTERIOR PARA GARANTIZAR ADHERENCIA Y EVITAR PLIEGOS

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IMPERMEABILIZACIÓN DEL TUNEL SOLDADURA DE LA UNION & ENSAYO DE IMPERMEABILIDAD

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IMPERMEABILIZACIÓN DEL TUNEL TÚNEL TOTALMENTE IMPERMEABLE ANTES DE APLICAR EL CONCRETO DE REVESTIMIENTO

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IMPERMEABILIZACIÓN Y COLOCADO DEL CONCRETO APPLICACIÓN DEL CONCRETO DE REVESTIMIENTO

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IMPERMEABILIZACIÓN Y COLOCADO DEL CONCRETO

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TÚNEL BASE DEL SAN GOTARDO TERMINADO TÚNEL DE UNA SOLA VIA SECCIÓN NORMAL

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EL TÚNEL BASE DEL SAN GOTARDO – EL PROYECTO DEL SIGLO DATOS 1. GEOMETRÍA Y RENDIMIENTO  Longitud: 2x 57 km  Túneles de conexión: 178  Sistema total de túneles: 152 km • Excavación por perforación y voladura: 44%/ tuneladora: 56%  Los dos túneles principales: 2x 57 km • Excavación por perforación y voladura: 26%/ tuneladora: 74%  Avance promedio: • Excavación por perforación y voladura: max. 12m/ día/ tuneladora: max. 40m/ día  Diámetro de excavación: 8.80-9.60 m

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EL TÚNEL BASE DEL SAN GOTARDO – EL PROYECTO DEL SIGLO DATOS 2. MATERIALES Y VOLUMENES  Excavación total: 28.2 mio toneladas de roca (13.3 mio m 3)  Excavación reciclada para producción de concreto: 9.3 mío toneladas (33%)  Volumen total de concreto: 4.0 mío m3  Consumo de cemento: 1.4 mío toneladas  Total de membranas de impermeabilización y drenaje: 3.3 mío m 2

3. TIEMPO Y COSTE  Tiempo de excavación • Túneles de acceso 1999-2002 • Túneles principales 2002-2011  Coste proyectado: CHF 9800 mio  Coste final: CHF 12000 mio 43

TUNEL BASE DEL SAN GOTARDO – EL PROYECTO DEL SIGLO APERTURA OFICIAL 1 JUNIO 2016