"Integración sostenible de tuneles de metro en ciudades con gran densidad de población"

Integración sostenible de Túneles en grandes ciudades. Casos prácticos: Metro de Quito y Metro Dubai Fernando Vara Ortiz de la Torre Director Desarrollo Negocio Túneles y Ferrocarriles. ACCIONA

1 Introducción

2 Experiencia Túneles ACCIONA

3 Principales Proyectos

4 Dos Casos Prácticos: Metro Quito y Metro DUBAI

1.

Introducción.

1.Introducción ACCIONA. EMPRESA GLOBAL LÍDER EN INFRAESTRUCTURAS, AGUA, SERVICIOS Y ENERGÍAS RENOVABLES

1.

Introducciรณn.

1.

Introducción.

ACCIONA EN CIFRAS

+100 años de historia

Líder global en energías renovables, infraestructuras y agua +39.500 empleados

10% 11% 1%

En más de 40 países, de los 5 con;nentes

5%

27%

€7.191 m VENTAS 2019

46%

NEUTROS EN CARBONO DESDE 2016

5% 3%

ENERGÍA CONSTRUCCIÓN E INGENIERÍA CONCESIONES AGUA

2%

€1.357m 21%

EBITDA 2019

SERVICIOS OTROS

62% Datos 27.02.2020

1.

Introducción.

ACCIONA Y SU COMPROMISO CON LA SOSTENIBILIDAD • DESARROLLO DE SOLUCIONES SOSTENIBLES A LOS GRANDES RETOS GLOBALES

Más de 13 millones de toneladas de CO2 evitadas a la atmósfera en 2019 PLAN DIRECTOR DE SOSTENIBILIDAD 2020: UNA RESPUESTA A LAS NECESIDADES GLOBALES

La estrategia de sostenibilidad de ACCIONA se instrumentaliza a través del PLAN DIRECTOR DE SOSTENIBILIDAD 2020.

A través de su Plan Director de Sostenibilidad 2020, la compañía da respuesta a los principales desacos del desarrollo sostenible, especialmente en lo referido a la midgación del cambio climádco, en la provisión de soluciones al estrés hídrico y en el diseño de infraestructuras adaptadas a las nuevas realidades.

ACCIONA Y LOS OBJETIVOS DE DESARROLLO SOSTENIBLE ACCIONA, a través de sus proyectos en agua, energías renovables e infraestructuras, contribuye a objetivos clave, entre otros motivos por ser “condición sine qua non” para el logro del resto. En particular se trataría de los ODS referidos al acceso AL AGUA (N.º 6), LA ENERGÍA (N.º 7), LAS INFRAESTRUCTURAS (N.º 9) Y A LA MITIGACIÓN DEL CAMBIO CLIMÁTICO (N.º 13) En diferente medida, también contribuye al resto de objetivos mediante las iniciativas recogidas en su Plan Director de Sostenibilidad.

PRESENCIA EN PRINCIPALES ÍNDICES DE SOSTENIBILIDAD MSCI Global Low Carbon Leaders Index

1.

Introducción.

IN N O VA C IÓ N

• UNA HERRAMIENTA DE CREACIÓN DE VALOR

€230,4M

cifra I+D+i en 2019

LÍDERES en los principales

123 PROYECTOS de investigación

rankings de I+D+i en los sectores en los que opera

DIGITAL HUBS: MADRID CONSTRUCCIÓN

PA M P L O N A ENERGÍA

üNuevos materiales üNuevos procesos construcdvos üEstructuras avanzadas

üFoco en energías renovables üOperaciones y procesos üI+D+i desalación, üAlmacenamiento depuración y tratamiento de üEficiencia energética agua üO&M

BARCELONA AGUA

§ § § § § §

Impresión 3D Robótica e IA Objetos conectados Mixed Reality Data Science Blockchain & nuevas tecnologías

1.

Introducción.

ACCIONA CONSTRUCCIÓN

P RESENTE EN TODA L A CAD ENA D E VALOR

FASE DE EJECUCIÓN

DEFINICIÓN INICIAL Iden%ficación de oportunidades de licitación

Plan Director

•Análisis de viabilidad •Contrato de infraestructura y modelos de desarrollo •Diseño conceptual •Esdmaciones de presupuestos

Ingeniería y diseño

Desarrollo y control

Construcción

•Diseño técnico y de ingeniería •Compras y proveedores •Construcción •Asistencia técnica y control •Comprobación y seguimiento, etc.

FASE OPERATIVA Operación y mantenimiento

Mejora y eficiencia

•Arranque y puesta en servicio •Operación •Mantenimiento •Comprobación y control •Asistencia durante las operaciones

1.

Introducción.

ACCIONA CONSTRUCCIÓN

UNIDADES DE NEGOCIO

- Obras públicas y construcción de edificios singulares .

- Tres áreas de especialización: • Túneles y Ferrocarriles • Carreteras, Puentes y estructuras especiales • Proyectos especiales - Perfil internacional para resolver problemas locales con recursos especializados

2.

UNE TĂşneles y Ferrocarriles

2.Experiencia en TĂşneles

2.

UNE Túneles y Ferrocarriles

TÚNELES & FERROCARRILES MÁS DE 1200 KM DE LÍNEAS DE

A LTA

VELOCIDAD Y MÁS DE 600 KM DE TÚNELES NUESTRO CENTRO DE CONTROL

En los últimos 15 años: Más de 600 km de ferrocarril y Alta Velocidad

Más de 37 km de viaductos

Más de 300 km de túneles

Más de 150 km de sistemas de transporte urbano

Bolonia Junction, Italia

de tuneladoras usa BIG DATA para recoger y analizar información en tiempo real obtenida de las grandes tuneladoras de ACCIONA.

SISTEMA MODULAR DE ATENUACIÓN DE VÍA EN PLACA

Legacy Way, Australia

Compuesto por elementos prefabricados con hasta 3 niveles de reducción de vibración (PENDIENTE DE PATENTAR)

Follo Line, Noruega

Nudo de La Encina, España

2.

UNE Túneles y Ferrocarriles

Tu n e l a d o r a s

Las TBM son máquinas perforadoras compuestas principalmente por: ü ü ü ü

CABEZA DE CORTE: Principal responsable de la perforación del terreno. Produce a través del giro de la misma y las herramientas de corte la fractura del terreno.

HERRAMIENTAS DE CORTE: rompen y muelen la roca o suelo mediante la rotación de cortadores de disco y la aplicación de una alta presión de contacto.

CINTA TRANSPORTADORA: mueve la roca excavada desde la cabeza de la cortadora hasta la plataforma de trabajo para su retirada.

BACK-UP: permite a los trabajadores guiar la tuneladora y retirar la roca y los escombros del túnel.

¿DÓNDE?

La geología define el tipo de tuneladora (roca o suelo)

Ventajas de las TBMs: ü ü ü ü ü ü ü

Mejores rendimientos: una de las ventajas importantes de la TBM son las altas tasas de avance o rendimiento, Operaciones condnuas: la tuneladora es un gigante que puede trabajar condnuamente aumentando así la velocidad de avance.

Menos daño al terreno: la tuneladora causa menos daños en el terreno que excava en comparación con otras máquinas perforadoras Menor requerimientos de soporte: La TBM no necesita un gran apoyo para funcionar. Puede funcionar con requisitos de sistema mínimos.

Caracterísdcas uniformes del escombro Mayor seguridad para los trabajadores: las máquinas tuneladoras son más seguras que otras máquinas y causan menos daño a la obra y a las personas que trabajan en ella.

Potencial de operación remota y automadzada

2.

UNE Túneles y Ferrocarriles

· TIPOLOGIA • Topos • Escudo simple • Doble escudo

Túnel de Oliola

Túnel de Camarillas

· TERRENO EXCAVAR • Roca • Escudos de presión de tierras (EPB) • Hidroescudos

Túneles del Follo Line

Metro de Barcelona Línea 9

Túnel de Santoña

2.

UNE Túneles y Ferrocarriles

2000

METROSUR MADRID S-165 D=9,330mm CH POWER:2,800 KW

1994

VALENCIA METRO S-84 D=6,520mm CH POWER: 800 KW

2015

Hong Kong (Check Lap Kok) D= 17,600mm

2005

MADRID M30 S-300 D=15,200mm CH POWER: 12,000 KW

2002

BARCELONA METRO S-221 D=12,060mm CH POWER: 4,000 KW

3.

Principales Proyectos

3. Principales Proyectos

TÚNELES EJECUTADOS MEDIANTE TUNELADORA

3.

Principales Proyectos

T Ú N E L E S E J E C U TA D O S M E D I A N T E T U N E L A D O R A

FOLLO LINE Oslo. Noruega

TÚNELES GEMELOS. LONGITUD: 19,5 KM. Ø=8,8M 36 KM DE VÍA EN PLACA

3.

Principales Proyectos

T Ú N E L E S E J E C U TA D O S M E D I A N T E T U N E L A D O R A

BY-PASS M30 Madrid.España.

LONGITUD DE TÚNEL GEMELO: 4,16 KM Ø EXTERIOR: 15,20 M + 600 M TÚNEL ARTIFICIAL A CIELO ABIERTO

3.

Principales Proyectos

T Ú N E L E S E J E C U TA D O S M E D I A N T E T U N E L A D O R A

Legacy Way Brisbane. Australia

DOS TÚNELES PARALELOS: 8,4 KM TOTAL Ø EXTERIOR: 12,40 M, 38 GALERÍAS INTERMEDIAS ENTRE TÚNELES (EXCAVADAS MEDIANTE VOLADURA)

3.

Principales Proyectos

METROS

3.

Principales Proyectos

METROS

METRO DE QUITO. FASE II Quito. Ecuador

LONGITUD: 22,072 KM 13 ESTACIONES

3.

Principales Proyectos

METROS

METRO DUBAI 2020 Dubai. Emiratos Árabes Unidos

LONGITUD: 15 KM DE LÍNEA, DE LOS CUALES 11.8 SON ELEVADOS Y 3.2 KM SON SUBTERRÁNEOS

3.

Principales Proyectos

METROS

BCN METRO LINEA 9 LOTE 4 Cataluña. España.

LONGITUD: 6 KM DE TUNEL INCLUYENDO 650 M DE CUT&COVER Y 5,3 KM CON TUNELADORA EPB; Ø EXCAVACION: 12,06 M

3.

Principales Proyectos

METROS

MADRID METRONORTE 1C+2A&1B Madrid. España.

LONGITUD: 9,1 KM TUNEL CON TUNELADORA EPB. DIAMETRO EXCAVACION: 9,40 M

4.

Caso prรกctico: Metro Quito

Dos Casos Prรกcticos: 1.- Metro Quito 2.- Metro Dubai

4.

Caso práctico: Metro Quito

EQUIPO DE TRABAJO EMPRESAS PARTICIPANTES EN EL METRO DE QUITO:

ACTIVIDAD

EMPRESA

ADMINISTRACIÓN

EMPRESA PUBLICA METRO DE QUITO

GERENCIA PROYECTO

CONSORCIO GMQ (BUSTREN –PROINTEC)

CONSTRUCTORA

ACCIONA INFRAESTRUCTURAS S.A

FISCALIZACION

MAC (AYESA)

MATERIAL MOVIL

CAF

PROYECTISTA

METRO DE MADRID

CALCULISTAS

AYESA

Asesor Geotécnico: Profesor JOSE MARÍA RODRÍGUEZ ORTIZ

KV TYPSA IDEAM

4.

Caso prรกctico: Metro Quito

TRAZADO

30(28+2) POZOS

15(13+2)

1

ESTACIONES

TALLERES Y COCHERAS

TRAMOS: TOTAL: 22,84 km CIELO ABIERTO: 0,26 km

EPB: 19,32 km PANTALLA: 0,89 km

ESTACIONES: 2,37 km

4.

Caso práctico: Metro Quito

SITUACIÓN SUB-CUENCAS DE QUITO

NORTE

RÍ MA O CH

ÁN

GA

RA

EL PANECILLO

SUR

CENTRO

El trazado de la Línea 1 de METRO DE QUITO, se ubica a lo largo de la cuenca de Quito que es una depresión topográfica de dirección aproximada N-S, de forma alargada y de tres a cinco kilómetros de ancho. Morfológicamente, se divide en dos sub-cuencas: centro – norte y sur, separadas por el río Machángara y el domo El Panecillo.

4.

Caso práctico: Metro Quito

PERFIL GEOLÓGICO - GEOTÉCNICO

14+16 0 UNIDADES GEOTÉCNICAS

• • • • • •

14+86 0

Rellenos antrópicos Depósitos lacustres Depósitos palusteo-lacustres y aluvial. Cenizas, arcillas, limos y pómez Fm Cangahua. Tobas alteradas, cenizas, flujos de lodo y canales aluviales - limos y arenas.

Fm Machángara. Miembro Quito. Flujos piroclastos (bloques y cenizas) y fluvio-lacustres (arenas, arcillas, arenisca s y brechas).

Niveles freáticos altos en el sur; bajos en el centro; medios en el norte.

4.

Caso práctico: Metro Quito

TRAMIFICACIÓN Y TRAZADO DEL TÚNEL Cut & Cover Cochera

Tuneladora

Tuneladora

Tuneladora

Fondo de Saco

Tuneladora

8.1 El Arbolito

Ingreso EPB 3

Ingreso EPB 2 Ingreso EPB 1

4.

Caso práctico: Metro Quito

PRIMERA LÍNEA DEL METRO DE QUITO: TÚNEL EN EPB

RELLENO CON MORTERO BICOMPONENTE (El relleno del GAP entre la excavación y el trasdós del anillo de dovelas se efectúa mediante mortero bicomponente, inyectado a través del escudo de cola)

Tramo 3 “La Carolina” S-1022

Tramo 2 “Luz de América” S-1019 Tramo 1 “La Guaragua” S-1018

Diámetro de excavación:

9.405 mm

Diámetro externo del anillo:

9.070 mm Diámetro interno del anillo:

8.430 mm Dovelas:

6+1 (K ½)

4.

Caso práctico: Metro Quito

DESCRIPCIÓN TÉCNICA TUNELADORAS “METRO DE QUITO” REACONDICIONADA HERRENKNECHT S-1022 (EX S-295 “Chotis”)

TBM Tipo:

EPB

Fabricante/modelo:

HERRENKNECHT / S-1022

Diámetro de excavación:

9.370 mm

Presión máxima de trabajo en eje:

4 bar

Potencia instalada:

5.000 kVA

Empuje nominal:

79.460 kN a 380 bar

Tipo de accionamiento principal:

Hidráulico

Par nominal:

22.617 kNm a 0,9 rpm

Par de desbloqueo:

26.383 kNm

Nº de cortadores:

30 dobles

Tipo de articulación:

Pasiva

Velocidad de avance máxima:

80 mm/min

4.

Caso prรกctico: Metro Quito

TUNELADORAS TIPO EPB - FUNCIONAMIENTO

4.

Caso práctico: Metro Quito

ANILLO DE DOVELA

o o o o o o

Anillo tipo “universal” Resistencia de Hormigón: fck = 45 MPa Espesor: 320 mm ; Longitud: 1500 mm Las dovelas se calculan teniendo en cuenta todos sus estados de carga.

Las cuantías de acero de las dovelas son: 165 kg/m3 de acero en barras más 20 kg/m3 de fibra metálica.

2 plantas de dovelas: una al norte y otra al sur de la ciudad.

Planta de dovelas El Labrador

4.

Caso práctico: Metro Quito

RENDIMIENTO DE LAS TUNELADORAS: “LA GUARAGUA”

• La tuneladora “La Guaragua” comenzó a operar el 07/03/2017 desde Fondo de Saco hacia el Pozo El Arbolito.

• El 14/08/18 concluyó el tramo de túnel en el pozo de extracción.

• En total ejecutó 7260 m de túnel, en 526 días, obteniendo una media mensual de 414 m/mes, con una punta en el mes de julio de 2018 de 1324 m.

• La media móvil máxima obtenida por esta máquina se situó en 1326 m/mes 1326,27 1132,51

1109,98

4.

Caso práctico: Metro Quito

RENDIMIENTO DE LAS TUNELADORAS: “LA CAROLINA”

• La tuneladora “La Carolina” comenzó a operar el 23/06/2017 desde la estación Solanda hacia el Pozo de extracción de Quitumbe.

• El 15/06/18 concluyó el tramo de túnel en el pozo de extracción.

• En total ejecutó 3426 m de túnel, en 426 días, obteniendo una media mensual de 246 m/mes, con una punta en el mes de marzo de 2018 de 496 m.

• La media móvil máxima obtenida por esta máquina se situó en 683 m/mes.

683,41 605,31 489,65

4.

Caso práctico: Metro Quito

RENDIMIENTO DE LAS TUNELADORAS: “LUZ DE AMÉRICA”

• La tuneladora “Luz de América” inició sus trabajos, para el tramo Solanda – Pozo El Arbolito, el 17/05/2017.

• Concluyó sus trabajos el 02/10/2018, con un recorrido de 9.092 m, con una media mensual de 541 m/mes y una punta en el mes de junio de 2018 de 1367 m.

• La media móvil máxima obtenida por esta máquina se situó en 1491 m/mes, lo que constituye un récord mundial de ejecución de túnel con tuneladora EPB.

1491,49 1260,18 1078,44

4.

Caso prรกctico: Metro Quito

4.

Caso prรกctico: Metro Quito

4.

Caso prรกctico: Metro Quito

P R O C E S O C O N S T R U C T I V O E S TA C I O N E S : Estaciรณn San Francisco

Amorterado para Ejecuciรณn de Pilotes

Delimitaciรณn de recinto y remociรณn de Adoquines en la Plaza

4.

Caso prรกctico: Metro Quito

P R O C E S O C O N S T R U C T I V O E S TA C I O N E S : Estaciรณn San Francisco

Montaje de Armadura y Hormigonado de Losa de Cubierta

Tramex para Ventilaciรณn

Reposiciรณn de Adoquines en la Plaza

4.

Caso prรกctico: Metro Quito

P R O C E S O C O N S T R U C T I V O E S TA C I O N E S : Estaciรณn San Francisco Cuna de paso de TBM

Ejecuciรณn de contrabรณveda

4.

Caso prรกctico: Metro Quito

4.

Caso prรกctico: Metro Quito

4.

Caso prรกctico: Metro Quito

4.

Caso prรกctico: Metro Quito

4.

Caso prรกctico: Metro Quito

4.

Caso prรกctico: Metro Quito

4.

Caso prรกctico: Metro Quito

5.

Caso práctico: Metro Dubai

•

CONCLUSIONES:

•

Un Proyecto de la envergadura del metro de Quito puede cambiar la ciudad, producir un elevado impacto en el PIB del país y generar retornos directos de la inversion sobre la sociedad.

•

Rendimientos sobre 1000 -1500 ml/30 días son inalcanzables por otros métodos de excavación de túneles.

•

Los ratios de Seguridad y accidentabilidad son muy bajos debido a las redundantes medidas de seguridad.

•

La inversion en las máquinas es minima comparada con la rentabilidad que se obtiene con un alto rendimiento. Las máquinas pueden ser reutilizadas de Proyecto en Proyecto, teniendo una larga vida util.

•

El uso de Cintas de transporte del material reduce en gran medida el número de Toneladas de emisiones en CO2. Toda la TBM está alimentada por electricidad, así como los trenes, MSVs, etc.

•

Se reduce el ruido, vibraciones y emisiones de polvo

5.

Caso prรกctico: Metro Dubai

Dos Casos Prรกcticos: 1.- Metro Quito 2.- Metro Dubai

5.

Caso práctico: Metro Dubai

METRO DUBAI 2020 CONTRATISTA: Expolink consortium (Alstom - ACCIONA Gülermak) CLIENTE: RTA- Roads & Transport Authority Dubai.

VALOR DEL CONTRATO: 2,600 M € ALCANCE DE LOS TRABAJOS: 15 Km tren (11.8 km elevados, 3.2 km subterráneos (TBM D=6.9 m)). 7 estaciones incluyendo la emblemática de la Expo

5.

Caso práctico: Metro Dubai

Diseño de referencia: • Clásica rampa en cut and cover para el lanzamiento de la tuneladora.

• 560m de rampa (300m en cut and cover) • Dos pozos adicionales para el montaje y alimentación logística de las tuneladoras Diseño alternativo propuesto: • Arranque de la TBM con poca cobertura • Sustituir la sección en Cut and cover por tunel ejecutado con la tuneladora, con mínimos requerimientos de cobertura.

5.

Caso práctico: Metro Dubai

Diseño de referencia: Oportunidades: • Construcción del pozo por delante de la llegada de la TBM, aunque riesgo de que se convirtiera en camino crítico • Reducido riesgo geológico

Riesgos: • Aprovación de multiples desvíos de servicios externos • Tres servicios afectados complejos por desviar • Impacto de zona de construcción colindante con zona residencial • Complejidad en el sistema de bombeo y drenaje del pozo • El corredor de servicios repuestos que se generaba supondría un compromiso para el futuro desarrollo urbanísitico de la zona

5.

Caso práctico: Metro Dubai

Diseño alternativo propuesto: Oportunidades: • Se evitan desvíos de servicios afectados • Se reduce el riesgo de largo plazo para obtención de permisos de los desvíos • No se imponen las restricciones del corredor de los servicios a desviar para futuros desarrollos residenciales • Más holgura en el programa de lanzamiento TBM • Se reduce el riesgo de asentamientos en las residencias cercanas por la construcción del cut&cover

Riesgos: • Inevirable el desvío de una tubería cercana a la clave del túnel • Se incrementa el riesgo geológico en la excavación del túnel por montera reducida • Aumenta el plazo de la actividad de excavación con TBM (mayor longitud de túnel a excavar).

5.

• • • • •

Caso práctico: Metro Dubai

Medidas de mitigación de riesgos (estructural y geotécnico) Mejora del suelo Construcción de una losa inclinada structural, que se convierte en diseño permanente Pantallas laterales Losa temporal de protección geotécnica

5.

Caso prรกctico: Metro Dubai

5.

Caso prรกctico: Metro Dubai

5.

Caso prรกctico: Metro Dubai

5.

Caso práctico: Metro Dubai

•

Los 391m adicionales de excavación de túnel requirieron un incremento de plazo de 1,5 meses en programa de la TBM.

•

Se llevó a cabo por ello una mejora en el rendimiento y programam de la TBM.

Los rendimientos iniciales alcanzados por la TBM fueron: – – – –

First 353m @ 7.4m/day = 48 Days Next 646m @ 11.5m/day = 56 Days Next 709m @ 12.9m/day = 55 Days Last 680m @ 12.6m/day = 54 Days

5.

Caso práctico: Metro Dubai

•

CONCLUSIONES:

•

La gestión rigurosa en el diseño y una actitud de mente abierta al cambio, permitió un lanzamiento de la TBM con un pozo de cobertura mínima.

•

Se evitaron el desvío de servicios, un cut & cover de grán impacto en las viviendas colindantes y se redujo el riesgo del programa. La solución final fue más sostenible y mejor integrada con el entorno.

•

Todas las decisiones se tomaron de forma colaborativa entre el cliente, el contratista y los diseñadores. Todos tuvieron claros los objetivos y motivos del cambio y desde los más altos niveles de la organización se participó y se entendieron los riesgos asociados, compartiendo los mismos.

•

Esto demuestra que un modelo colaborativo de trabajo, buscando ideas innovadoras, sostenibles y que mitiguen los impactos, pueden ser aplicadas en túneles ejecutados con tuneladora incluso en núcleos densamente poblados y con grandes riesgos asociados, redundando al final en beneficios tanto para el contratista, el cliente y los stakeholder afectados

5.

Caso prรกctico: Metro Dubai

https://www.facebook.com/watch/?v=2748193537993 12

5.

Caso práctico: Metro Dubai

•

CONCLUSIONES:

•

La gestión rigurosa en el diseño y una actitud de mente abierta al cambio, permitió un lanzamiento de la TBM con un pozo de cobertura mínima.

•

Se evitaron el desvío de servicios, un cut & cover de grán impacto en las viviendas colindantes y se redujo el riesgo del programa. La solución final fue más sostenible y mejor integrada con el entorno.

•

Todas las decisiones se tomaron de forma colaborativa entre el cliente, el contratista y los diseñadores. Todos tuvieron claros los objetivos y motivos del cambio y desde los más altos niveles de la organización se participó y se entendieron los riesgos asociados, compartiendo los mismos.

•

Esto demuestra que un modelo colaborativo de trabajo, buscando ideas innovadoras, sostenibles y que mitiguen los impactos, pueden ser aplicadas en túneles ejecutados con tuneladora incluso en núcleos densamente poblados y con grandes riesgos asociados, redundando al final en beneficios tanto para el contratista, el cliente y los stakeholder afectados