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Túnel de Guadarrama
Túnel doble de baja cota

Túnel doble de baja cota | Estudios geológicos | Tuneladoras de doble escudo Escudo simple | Velocidad | Inspección diaria | Sala de emergencia Evacuación | Incendio | Otras instalaciones


 

(04/12/2005)  Túnel doble de baja cota

El túnel doble de baja cota que se ha construido a través de la Sierra de Guadarrama, entre Madrid y Segovia, constituye, por su longitud de 28,4 km y por su velocidad máxima 350 km/h, el hito más destacado de las obras ferroviarias realizadas en España. El trazado se sitúa entre Miraflores de la Sierra y Segovia con radios mínimos en planta de 7.000 metros, y con una pendiente de subida media del 1,5 por ciento desde la boca sur hasta alcanzar la cota de 1.200 metros, para descender después con una pendiente media del 0,95 por ciento hasta la boca norte.

Túnel de GuadarramaEl túnel doble de baja cota que se ha construido a través de la Sierra de Guadarrama, entre Madrid y Segovia, fue una aspiración de la ingeniería durante mucho tiempo, demorada por las dificultades de la tarea. En estos momentos constituye, por su longitud de 28,4 km, y características, el hito más destacado de las obras subterráneas realizadas en España.

A finales del siglo XIX, las empresas concesionarias de los ferrocarriles diseñaron las líneas entre Madrid y la Cuenca del Duero con criterios muy conservadores aunque ya se estaban realizando en otras zonas europeas, a costa de desproporcionados sacrificios en algunos casos, obras subterráneas notables de carácter ferroviario.

Tres líneas ferroviarias cruzan la Sierra de Guadarrama siguiendo pasos naturales y evitando las cimas de Peñalara y la Cuerda Larga. Se trata de la línea Madrid-Irún por el puerto de las Pilas, la línea Madrid – Segovia - Medina del Campo por el puerto del León y la línea Madrid-Burgos por el puerto de Somosierra.

El túnel actual comenzó a concebirse en 1994 cuando en el Ministerio de Fomento se realizaron un conjunto de actuaciones administrativas proponiendo los estudios previos para realizar una variante ferroviaria a través del Sistema Central. En 1997 se redactó un primer estudio informativo para establecer una conexión con velocidad nominal de 200 km/h entre Madrid y Valladolid con nueve alternativas de trazado. Las alegaciones, que recibió durante su exposición pública, más el estudio de viabilidad de un túnel de baja cota en el eje Miraflores de la Sierra – Segovia, que presentó Renfe, rompieron la inercia, y se tomó la decisión de redactar el proyecto que ahora se ha ejecutado. En 1999 se redactó el estudio informativo complementario que condujo a la declaración de impacto ambiental en 2001. Se resaltó la importancia de no afectar a la naturaleza del valle del río Lozoya y a otros entornos naturales de la Sierra de Guadarrama. El concurso de proyecto y obra se convocó en 1998, dividido en cinco lotes, y los diferentes proyectos fueron integrados en un único proyecto básico, que sirvió para la redacción de los proyectos constructivos definitivos aprobados en 2001. Las obras comenzaron en 2002 y el calado se efectuó en 2005.

Túnel de GuadarramaEste túnel se planteó dentro de la nueva concepción del ferrocarril europeo que prevé al tren como la mejor solución para resolver el colapso que ha alcanzado la carretera y el transporte aéreo. Entre las condiciones de confortabilidad y de seguridad frente a las variaciones bruscas de presiones producidas por la entrada, circulación y salida de los túneles de trenes a 300 y 350 km/h, en las prescripciones técnicas se fijó, como escenario de confortabilidad normal, que la sección y características del túnel limitarían a 2,5 kPa las máximas variaciones de presión en el interior del tren, en cualquier intervalo de 4 segundos, circulando con un tren de 200 metros de longitud, no estanco, a la velocidad de 300 km/h.

Así mismo fijó el escenario de seguridad, en los túneles de vía única, como la circulación de un tren de 200 ó 400 metros de longitud, estanco, pero con el sistema de hermetizado inútil, a la velocidad de 350 km/h, sin que las máximas variaciones de presión, en el tiempo de tránsito por el túnel, rebasen los 10 kPa.

En el caso de túnel de vía doble, se fijó el escenario de seguridad en el cruce de dos trenes de 200 ó 400 metros de longitud, estancos, pero con el sistema de hermetizado inútil, a la velocidad de 350 km/h, sin que las máximas variaciones de presión, en el tiempo de tránsito por el túnel, rebasen los 10 kPa.

El trazado discurre entre Miraflores de la Sierra y Segovia con radios mínimos en planta de 7.000 metros, y con una pendiente de subida media del 1,5 por ciento desde la boca sur hasta alcanzar la cota de 1.200 metros, bajo el Valle de la Umbría, para luego descender con una pendiente media del 0,95 por ciento hasta la boca norte. El túnel se concibió recto en principio, pero debido al cambio de trazado en el Valle de la Umbría, por motivos geológicos, presenta una curvatura cóncava hacia el oeste. El recubrimiento máximo es de 992 metros bajo el macizo de Peñalara. La sección libre del túnel es de 52 m², con un diámetro interior del anillo de revestimiento de 8,50 metros. La distancia entre ejes, siguiendo el ejemplo del Túnel del Canal de la Mancha, se situó en 30 metros. Esta misma separación se utiliza en el túnel de baja cota entre Lyon y Turín, que tendrá 52 km de longitud, un recubrimiento máximo de 2.500 metros y donde 10 km de túnel tendrán recubrimiento con más de 2.000 metros.

Está en estudio el tipo de vía en placa que se instalará en este doble túnel, aunque el revestimiento con dovelas prefabricadas más el relleno con hormigón constituyen una base estable que puede permitir reducir el espesor de la placa soporte de los carriles, habiéndose contemplado la vía en palca tipo Rheda Dywidag y Rheda 2000, además de las tecnologías Edilon y Stedef.

La comprobación de la viabilidad funcional exigió contemplar, en modelos matemáticos con simulación de la circulación de los trenes, las velocidades dentro del túnel y el correspondiente consumo energético de los trenes. Los condicionantes de velocidad marcaban que la marcha de los trenes se redujera por debajo del diez por ciento, como valor normal, y por debajo del veinte por ciento, como valor excepcional. Además, para los trenes destinados al transporte de personas, la pérdida de velocidad media, ocasionada por la pendiente en tramos de 20 km, no debería superar el cinco por ciento.

Túnel de GuadarramaPara cumplir las condiciones de fiabilidad en el suministro de energía eléctrica a la catenaria se realizó una acometida de doble circuito desde las subestaciones de transformación situadas en los puntos de adelantamiento y estacionamiento de trenes, Paet, colindantes con las embocaduras del doble túnel. Estas acometidas están constituidas por una línea de suministro primario de 45 kV en las bocas del norte, y de 66 kV en las bocas del sur. El resto de las instalaciones eléctricas de los túneles serán atendidas por líneas de 20 kV que parten de ambas subestaciones de forma redundante, por lo que la instalación general será atendida al 50 por ciento desde cada uno de los extremos del doble túnel, para conmutar al cien por ciento desde una de las subestaciones ante la detección de fallo en la otra subestación. Estas líneas de 20 kV alimentarán centros de transformación situados en el interior del túnel, en galerías transversales similares a las de evacuación. Estos centros internos de transformación están dotados de dos grupos transformadores de 250 kVA, uno de ellos en reserva. 

Empresas que han trabajado en la ejecución del Túnel de Guadarrama

ACS-Dragados
ACS-Tecsa
ACS-Vías y Construcc.
Comsa
FCC
FCC-Convensa
Ferrovial-Agromán
Necso
OHL

OHL-Guinovart
Sacyr
Herrenknecht
Wirth
Ineco-Tifsa
CGS
Eptisa
Esteyco
Euroconsult
Eurocontrol
Euroestudios
Geocisa
Geocontrol
Getinsa
Icyfsa
Ocsa
Spic
Typsa

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Estudios geológicos

El estudio geológico de la traza del túnel del Guadarrama para el ferrocarril de alta velocidad ha constituido una parte importante tanto en los estudios previos para la redacción del proyecto constructivo como en la propia ejecución de la obra, dada la complejidad del macizo montañoso a atravesar, conocido como Sistema Central, la longitud del túnel, el gran recubrimiento, de hasta 992 metros en algunos tramos, y las limitaciones ambientales adoptadas para las actividades a desarrollar en la superficie del terreno. El trabajo se desarrolló en tres fases, anteproyecto, mejora y ampliación del conocimiento sobre los materiales y los procesos geológicos del espacio rocoso atravesado por el túnel, y análisis de una nueva traza para superar el tramo más crítico, el correspondiente al Valle de la Umbría.

El método de trabajo incluyó la realización de una cartografía detallada de superficie a escalas 1:2.000 y 1:5.000, adaptada a las especiales características de terrenos metamórficos e ígneos, ejecución de una gran cantidad de sondeos con testigo continuo, más testificación geofísica de sondeos y varios métodos avanzados de estudio geofísico, como tomografía sísmica, perfiles sísmicos de reflexión y tomografía eléctrica, de superficie y entre sondeos.

Para obtener datos cuantitativos que permitieran definir el perfil geológico a cota de túnel se han utilizado técnicas especiales de toma de datos de geología estructural, y se ha dedicado el tiempo y la atención adecuada para el análisis, cálculo geométrico e interpretación objetiva de los datos geológicos. El resultado final ha sido un perfil geológico detallado, contrastado con éxito, y precisado en algún aspecto, durante la excavación del túnel.

Túnel de GuadarramaComo la Sierra de Guadarrama está formada por varios bloques de roca levantados durante la orogenia alpina en forma de rebosamiento, con fallas inversas cuya etapa tectónica más reciente es de hace 565 millones de años, los tramos geológicos que permitieron definir las características de la perforación correspondieron a bloques del basamento cristalino, de varios kilómetros de anchura, separados por fallas y zonas de fallas, de geometría compleja.
Las fallas atravesadas están constituidas por una zona de núcleo, con materiales sueltos generados por trituración y alteración, de carácter arcilloso y arenoso, y una zona de daño o brecha de falla, formada por rocas intensamente fracturadas. En estas frágiles fallas se esperaba que se concentraran los problemas geotécnicos, hidrogeológicos y de excavación. Las zonas de falla reconocidas han sido Prado Montero, Carrascosa, Najarra, Angostura, el conjunto de fallas de la Umbría, Silla del Rey, Torrecaballeros y Aldeanueva.

Al encontrar en el subsuelo del valle de la Umbría una compleja estructura geológica formada por fallas normales e inversas, convergentes, donde con los datos recogidos se sospechaba que el túnel atravesaría formaciones arenosas y carbonatadas del Cretácico, cubiertas por gneises, se realizaron estudios muy detallados para encontrar un trazado con mejores condiciones geológicas. De esta forma se encontró un camino alternativo donde no aparecían materiales cretácicos, ni brechas de falla asociadas al cabalgamiento del bloque de Peñalara, situado al norte, sobre el bloque de Cabeza Mediana, situado al sur. Esta nueva traza estaba menos afectada por zonas de daño de las fracturas, las zonas complicadas tenían menos espesor y estaban más separadas unas de otras, no aparecían fallas longitudinales importantes, y se preveía una menor presencia de agua. Por ello se decidió un cambio de trazado bajo el Valle de la Umbría, desplazándolo unos 230 metros hacia el este. La perforación por la traza alternativa se abordó desde el norte, superando las tuneladoras el 13 de enero de 2005 esta zona conflictiva.

Otros condicionantes geológicos señalaban que era conveniente evitar la construcción de las galerías del túnel bajo grandes moteras de terreno, superiores a los 1.000 metros, porque existía el riesgo de provocar el llamado “estallido de rocas”, fenómeno resultante de la concentración de tensiones mecánicas alrededor de una excavación, con generación de deslizamientos en las zonas geológicas de falla provocadores de movimientos sísmicos inducidos. Por eso se forzó la rampa desde Miraflores de la Sierra hasta Peñalara sin sobrepasar la pendiente de 15 milésimas y se buscó la máxima cobertura en el paso bajo el arroyo Valparaíso sin colocar en contrapendiente el tramo Valparaíso-Segovia.

También se han evitado recubrimientos cuaternarios formados por aportaciones coluviales y de morrenas de glaciares que presentan grandes espesores en el Valle de la Umbría y Miraflores de la Sierra. Así mismo se han evitado las fallas longitudinales, paralelas o coincidentes con el trazado, presentes en las áreas de Valsaín y Soto del Real.

Desde el punto de vista ambiental el Ministerio de Fomento consideró el aspecto paisajístico en el Valle del Lozoya y el entorno de La Granja, el aspecto de flora y fauna en el Parque Regional de la Cuenca Alta del Río Manzanares, Parque Estatal de la Cumbre, Circo y Lagunas de Peñalara, y las zonas de especial protección de las aves del Alto Lozoya y Bosque de Valsaín, además del aspecto arqueológico del Canal del Acueducto de Segovia, Calzada Romana de la Fuenfría, yacimiento prehistórico de la Tejera, y cuevas próximas al arroyo de la Tejadilla.

La Declaración de Impacto Ambiental del Ministerio de Medio Ambiente señaló la necesidad de desplazar la boca sur, unos 600 metros, situándola al sureste de la carretera entre Soto del Real y Miraflores de la Sierra, lo que supuso el incremento de longitud de las dos galerías del túnel y la modificación de la cota de entrada. También decidió la supresión de la salida de emergencia prevista junto al arroyo de la Angostura que indujo en el proyecto la aproximación de las galerías transversales de evacuación hasta los 250 metros desde los 450 m que se habían previsto inicialmente. Y en la boca norte señaló la extensión del túnel con excavación a cielo abierto siempre que no se produjeran trincheras con más de diez metros de altura.

La Sierra de Guadarrama forma parte de un conjunto montañoso, el Sistema Central, que, a modo de espina dorsal de la Península Ibérica, cruza el núcleo geológico antiguo, el Macizo Hespérico. Comenzando en el borde occidental del Sistema Ibérico se dirige hacia el oeste separando las cuencas del Duero, al norte, y del Tajo, al sur, tanto en España como en Portugal. El conjunto del Sistema Central tiene una longitud de 410 kilómetros y está formado por varias sierras de dirección variable. En el extremo oriental las sierras de Ayllón y Somosierra, de dirección próxima a E-O; después la Sierra de Guadarrama, orientada NE-SO; más a occidente la Sierra de Gredos, E-O, y la de la Sierra de Gata, de dirección NE-SO; y finalmente, dentro de Portugal, la Serra da Estrela, también orientada NE-SO. La anchura de estas sierras varía entre 40 y 80 kilómetros, y sus cotas llegan a 2.592 metros, en Gredos, y a 2.406 en Peñalara, este último pico en la propia Sierra de Guadarrama.

Geológicamente el Sistema Central es una cadena alpina, de edad terciaria, en la que el basamento cristalino de rocas ígneas y metamórficas, ha sido forzado a elevarse y cabalgar sobre los terrenos adyacentes, por fuerzas de compresión de dirección norte-sur. El conjunto de rocas cristalinas es un macizo competente, de alta resistencia a la compresión, bajo coeficiente de desgaste, baja permeabilidad y aceptable estabilidad geotécnica. Los gneises, la roca predominante en la Sierra de Guadarrama, presentan menor abrasividad que los granitos y por ello han sido más favorables, que estos últimos, a la excavación.

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Tuneladoras de doble escudo

Túnel de GuadarramaLa perforación, de 9,51 metros de diámetro de excavación, se ha realizado con cuatro tuneladoras del tipo “doble escudo”, dos fabricadas por Herrenknecht y dos producidas por Wirth-NFM. La experiencia de trabajo en roca dura y de alta abrasividad ha permitido recoger algunas experiencias de interés para el futuro como que el mayor número de averías de las herramientas de corte se debió al diseño mecánico de los cortadores. Con resistencias a la perforación de 180 a 200 MPa se produjo con frecuencia un aumento importante de la temperatura del aceite de refrigeración, llegando a su descomposición. Por otro lado, se quebraban los filos de corte más agudos y sufrían un rápido desgaste los filos de corte más romos, lo que provocaba el bloqueo del cortador y el consiguiente aumento de la presión sobre el resto de contadores. Además como las máquinas estaban especialmente diseñadas para prolongadas perforaciones en roca consistente, en tramos de alternancia de roca dura con roca muy fracturada se produjeron más incidencias de las previstas. Las máquinas habían incorporado sistemas de perforación e inyección de morteros para poder dar solidez al macizo a perforar en caso de que fuera necesario, pero en este caso sólo se previeron los tratamientos en la zona superior, en la clave de la bóveda, con el objetivo de eliminar los desprendimientos. Hacia futuro se ha de prever también el tratamiento en la parte inferior del frente de perforación, bajo la contrabóveda, para evitar hundimientos que provocan el llamado cabeceo del escudo de la máquina, descontrolando la geometría del trazado.

Conocidas las características de las rocas a atravesar, se decidió que las tuneladoras fuesen máquinas con rueda de corte para roca dura muy abrasiva. Por otra parte, se fijó como objetivo de máximo interés el cumplimiento de un plazo mínimo de ejecución de las galerías principales sin utilizar ataques intermedios debido a las exigencias medioambientales. Las cuatro máquinas efectuaron la perforación de cada tubo desde las bocas extremas. Se consideraron más ajustadas a las necesidades del trabajo tuneladoras de roca dura de doble escudo.

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Escudo simple

Las tuneladoras de doble escudo tienen dos secciones telescópicas, denominadas escudo delantero y escudo trasero. El primero contiene el rodamiento principal y el sistema de accionamiento de la rueda de corte y el trasero incorpora las zapatas de fijación de la máquina contra la roca consistente, así como el equipo auxiliar de empuje que actúa sobre los anillos del revestimiento prefabricado, para el avance en roca alterada. El doble escudo permite hacer el avance de la máquina activando sólo el escudo delantero a partir de las zapatas de fijación, mientras que el escudo trasero va colocando las dovelas del anillo de revestimiento. Es decir, las tuneladoras de doble escudo permiten simultanear el avance y el revestimiento consiguiendo una gran velocidad en la ejecución de las galerías. Pero para aplicar este método constructivo es necesario que el macizo rocoso tenga una roca lo suficientemente consistente como para permitir el apoyo de las zapatas de fijación.

Estas máquinas de doble escudo cuando atraviesan una zona de falla con gran espesor de roca desmenuzada y poco consolidada pasan a funcionar como tuneladoras de escudo simple utilizando el empuje situado en el escudo trasero que se apoya en el último anillo de revestimiento recientemente instalado, siguiendo el método que diferencia el momento de avance del momento de colocación de un nuevo anillo, con el ciclo típico de trabajo de dos etapas imposibles de realizar al mismo tiempo. El escudo que protege toda la maquinaria asegura el sostenimiento del terreno mientras se realiza el avance y mientras se colocan las dovelas de un nuevo anillo. Con esta fórmula de utilizar una tuneladora de doble escudo como si fuera de escudo simple se atravesó la zona más crítica de la perforación bajo el Valle de la Umbría. Las velocidades de avance se redujeron hasta el mínimo, se utilizaron los mecanismos de desbloqueo en algunos momentos, y se logró impedir atrapamientos importantes de la máquina por la presión de las brechas de falla circundantes.

Los cortadores de disco son la herramienta más útil para la excavación de roca dura con tuneladora. Estos cortadores están constituidos por un anillo de corte de metal duro calado en caliente dentro de un disco de acero que gira sobre su eje. El eje se apoya en la carcasa sirviéndose de cojinetes basados en rodamientos de rodillos. En el caso del doble túnel de Guadarrama se utilizaron cortadores de 17 pulgadas de diámetro por considerarlos la mejor opción, con el nivel tecnológico actual, para el trabajo en rocas duras y abrasivas. Los discos deben sobresalir entre siete y diez centímetros para permitir la caída libre, del material arrancado en el frente de avance, a la parte inferior de la cabeza donde los cangilones lo recogen para introducirlo en el interior de la máquina y por medio de cintas transportadoras llevarlo hacia el exterior.

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Velocidad

En función de la dureza y abrasividad de la roca se deben regular tanto el empuje máximo, como la velocidad de giro de la cabeza, para lograr el avance máximo posible en condiciones de seguridad. De la experiencia de la construcción de estas galerías se ha deducido que en rocas muy duras y abrasivas la velocidad de avance suele tener que limitarse a entre 20 y 30 mm por minuto. Cifras que no concuerdan con lo que se viene estableciendo en publicaciones técnicas, donde se señala que sobre rocas duras y abrasivas el límite técnico y económico del corte mecánico es del orden de los 50 mm/minuto. Sin embargo tanto la experiencia de Guadarrama, en España, como la de Lötschberg, en Suiza, desmienten esa última afirmación, ya que, con cifras del orden de los 25 mm/minuto se han logrado avances mantenidos de entre 18 y 22 metros por día.
Aunque la posición de los cortadores centrales, y de las franjas intermedias, está bien resuelta en el diseño aplicado por los fabricantes de tuneladoras, aún falta por lograr una buena posición para los contadores periféricos de gálibo y pregálibo, ya que aquí se suman a los fallos de diseño mecánico de los cortadores el problema de emplazamiento y orientación de los cortadores de gálibo.

Las tuneladoras utilizadas en Guadarrama disponían de la posibilidad de realizar un corte adicional, o extracorte, ya fuera para incrementar el diámetro de excavación o para excavar en curva. Este sistema comienza por dos o más cortadores periféricos que se lo hace sobresalir por empuje oleodinámico y que lentamente van generando una ampliación de la superficie excavada. Una vez lograda esa mayor superficie de excavación se procede a desplazar verticalmente el eje principal, horizontal, de la máquina y a fijar mecánicamente los cortadores a utilizar en esa operación especial a la estructura de la cabeza. Hasta el momento no se ha conseguido rebasar extracortes de 20 centímetros, respecto al diámetro normal de excavación, para perforar un tramo de túnel, aunque sea de poca longitud, y además los rendimientos se reducen de forma considerable. En general se ha logrado desplazar la cabeza de las tuneladoras hacia arriba o hacia a bajo, pero el giro lateral no ha tenido éxito por el momento en perforaciones de roca dura e incluso en macizos de roca de dureza media.

Los diez túneles de mayor longitud del mundo
Túnel

Longitud en m.

Año de puesta
en servicio
País
Gotardo
Seikan
Canal de la Mancha
Lötschberg
Guadarrama
Hakkoda
Iwateichinohe
Iyama
Daishimizu
Simplon

57.072
53.850
50.450

34.577
28.377
26.455
25.810
22.225
22.221
19.824

2010
1988
1994

2007
2007
2010
2002
2013
1982
1922
Suiza
Japón
Francia y Reino Unido
Suiza
España
Japón
Japón
Japón
Japón
Suiza-Italia

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Inspección diaria

En el túnel de Guadarrama se inspeccionó diariamente la cabeza de las tuneladoras para prevenir problemas en la estructura de esta parte sumamente crítica de las máquinas. A veces se llegó a realizar inspecciones en cada avance, pues las condiciones del terreno y del trabajo de las máquinas así lo requerían. La cabeza sufre desgastes que deben vigilarse para evitar que lleguen a deteriorar la estructura, ya que una reparación general es muy difícil y complicada porque ha de realizarse dentro del túnel. Por eso es importante que se pueda retraer la rueda de corte, unos 50 a 70 centímetros, facilitando así la inspección del exterior de la cabeza, y de las herramientas de corte, además de permitir una mejor actuación en el mantenimiento y en la reparación de los diferentes elementos que la constituyen.

El diseño y fabricación de tuneladoras de gran diámetro, por encima de los ocho metros, se desarrolló a partir de 1995 y están íntimamente ligados a los proyectos de túneles de gran longitud. Este tipo de túneles se ha convertido en elemento básico de los actuales planes de infraestructuras para el transporte ferroviario tanto en las grandes distancias, o red transeuropea, como en el de carácter urbano y metropolitano. La tecnología de estas máquinas se ha tenido que desarrollar con rapidez y no se han podido asimilar y estudiar a fondo todas las experiencias adquiridas.

La geodesia, la topografía y la realización de mapas y planos han tenido una gran importancia a la hora de definir en el espacio la trayectoria de las galerías del túnel y lograr el encuentro exacto entre las tuneladoras que iban desde el sur hacia el norte y las que trabajaban en sentido contrario. Se ha utilizado topografía de alta precisión, con una red de referencias homogénea que proporcionaba coordenadas, de longitud, latitud y altura, con una exactitud centimétrica y capaz de ser utilizada en el replanteo del interior de los túneles. Para apoyar los trabajos topográficos en el interior de los túneles se establecieron vértices de referencia, o hitos topográficos de obra, en las dos zonas de emboquille, desde los que se calibrara el giroscopio y se daba información a los sistemas de guiado de las máquinas.

Los hitos se construyeron grandes, monolíticos y perdurables ya que se han utilizado intensamente durante la ejecución del doble túnel, subiendo a ellos equipos topográficos pesados y de difícil manejo si no hay espacio suficiente. Para su ubicación se buscaron terrenos consolidados para garantizar que no se moverían por asentamientos del suelo.

El hecho de que las galerías del túnel estén calculadas para velocidades de 350 km/h implica criterios muy estrictos en cuanto a la precisión del encuentro entre la perforación que parte del sur y la que parte del norte. Por ello se contacto con los ejecutores del túnel del Gotardo, de 57 km de longitud, que se está ejecutando en Suiza, y con los que ejecutaron el Túnel del Canal entre Francia y el Reino Unido, aunque en ambos casos los túneles han sido calculados para velocidades inferiores lo que proporciona mayores tolerancias en el momento del calado, habitualmente denominado “cale” en el lenguaje de estas obras. Incluso en el paso del Gotardo se ha contemplado un sobredimensionamiento en la sección de excavación para absorber la incertidumbre provocada por los trabajos topográficos.

Los objetivos de la actividad topográfica dentro del túnel fueron, por un lado, realizar el calado dentro de las tolerancias aceptables en planta y en alzado, y por otro que la trayectoria de las tuneladoras se ajustase, todo lo más posible al trazado en las tres dimensiones del espacio. Se controló también los movimientos del túnel ejecutado que pudieran influir en el momento concreto del cale.

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Sala de emergencia

La idea básica respecto a la seguridad de las personas es que cada una de las dos galerías principales del túnel sea la salvaguarda de la otra en caso de un accidente grave. Por eso existe un pasillo lateral en toda la longitud de los dos tubos que facilita el acceso a las galerías transversales de conexión, Desde la galería transversal más próxima a la zona donde haya parado el tren accidentado se podrá entrar en el tubo libre donde se habrá parado la circulación de trenes en el momento de la incidencia.

Para establecer las dimensiones de los elementos garantes de la seguridad así como el tipo de instalaciones y equipos que han de garantizar la correcta explotación del túnel y la seguridad de las personas, se estableció contacto con varias consultoras de ingeniería británicas que aportaron la experiencia del túnel bajo el Canal de la Mancha.
Desde el punto de vista dimensional, se fijaron las anchuras de los pasillos laterales que se utilizarán en caso de evacuación, las distancias entre las galerías transversales, las dimensiones de éstas, y la situación y dimensiones de la sala de emergencia.

Desde el punto de vista de las instalaciones, se establecieron los requerimientos de la ventilación, además de tomar medidas en los campos de reducción de accidentes, disminución de los efectos de los accidentes que puedan producirse a pesar de las disposiciones del ámbito anterior, salvamento de víctimas desde el interior del túnel y acceso de los medios de salvamento, materiales y humanos que provengan del exterior del túnel.

Por ello, el proyecto constructivo incluyó galerías transversales de conexión, cada 250 m, entre los dos tubos del túnel, donde el tubo sin accidente detendrá automáticamente la circulación de los trenes en caso de ser necesaria una evacuación de las personas afectadas por un accidente en el otro tubo. Estas galerías disponen de puertas de dos hojas y su apertura está asistida. El interior de las galerías está presurizado y recibe aire fresco desde el exterior del túnel.

Así mismo se ha construido una sala de emergencia, de 500 m de longitud, y con capacidad para albergar a 800 personas, situada en el punto medio del túnel. A esta sala se accede desde galerías transversales situadas cada 50 metros. La sala está dotada de medios para proporcionar primeros auxilios.

Existe un pasillo lateral de evacuación en cada tubo con barandilla y señalización de rutas de escape, un sistema de alimentación de aire fresco en las galerías transversales y sala de emergencia sirviéndose de una tubería de acero galvanizado, de 58 km de longitud y 340 mm de diámetro, situada bajo los pasillos laterales de evacuación, dos centrales de ventilación en las dos bocas del túnel para controlar los humos de posibles incendios y lograr la presurización del túnel libre, una tubería de agua a presión en todo el túnel con mangueras cada 25 metros, alumbrado en tres niveles, vía en placa, puestos de adelantamiento y estacionamiento en cada uno de los dos extremos, con los centros de control y helipuertos en su proximidad, y caminos de acceso a las cuatro bocas. El anillo del sistema de alimentación de aire fresco mantiene siempre aire disponible a una presión de 2,0 bares, y este aire se renueva periódicamente.

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Evacuación

El manual de explotación del túnel recomienda mantener un tren de socorro en cada puesto de adelantamiento y estacionamiento, con locomotora diesel de combustión limpia y coches dotados de equipos de primeros auxilios, así como vagones con equipos para el despeje de la vía, trajes de amianto, máscaras de oxígeno, extintores, depósito de nieve carbónica, etc.

Para compensar la supresión de la galería de evacuación prevista en el proyecto redactado antes de recibir la Declaración de Impacto Ambiental, y que partía de la sala de emergencia, las galerías de conexión se disponen cada 250 metros en vez de los 450 m previstos inicialmente. Su sección es circular con radio interior de 2,697 m con ancho de 5 m en la base.

Estas galerías de conexión o de evacuación entre los dos tubos tienen como finalidad permitir el paso de personas de un túnel a otro. Su función es esencialmente de seguridad, ya que, en caso de accidente e incendio, las personas podrán evacuar el túnel accidentado utilizando estas galerías transversales y esperar el tren de socorro que llegará por el otro tubo, evitando los humos y el calor gracias a los sistemas de aireación de las galerías y de ventilación de los dos tubos del túnel.

En caso de que fuese necesario evacuar un tren que se haya detenido dentro del túnel, se habrá dado orden de paralización del tráfico en ambas direcciones desde el control de tráfico centralizado. Las puertas de todas las galerías de evacuación están habitualmente bloqueadas, y se desbloquearán las más próximas (cuatro ó seis) al punto en que se haya detenido el tren desde el centro de control del túnel. Simultáneamente se abrirán las válvulas que permiten suministrar aire fresco desde el anillo de aireación a las galerías. En caso de que en el incidente y la parada haya implicación de fuego, se activará desde el centro de control el funcionamiento de las centrales de ventilación y de las puertas de cada uno de los tubos del túnel.

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Incendio

En el caso de incendio, la estrategia más elemental indica que el tren debe salir del túnel si le es posible. Si no lo fuera, debe parar frente a la sala de emergencia si está a tiempo de ello y, en caso contrario, parar en cualquier punto para iniciar la evacuación de las personas a las galerías transversales más próximas.

Se ha considerado en los cálculos un tamaño de incendio de 50 MW, para diseñar el sistema de ventilación, donde influye mucho la producción de humo y el desprendimiento de calor. Este tamaño de incendio se tomó considerando que no se permitirá la circulación de vagones cisterna con productos inflamables y que en los ensayos realizados con vehículos ferroviarios apenas se han superado los 15 MW.

Cada central de ventilación es capaz de operar de tres formas, insuflando aire en el tubo accidentado (donde se encuentra el tren incendiado), presurizando el otro tubo y extrayendo el humo del tubo accidentado. Cuando el sistema de ventilación actúa durante un incendio, una central de ventilación insufla o aspira (según la situación del fuego en el túnel) aire en el tubo accidentado mientras que la otra presuriza el otro tubo. Es necesario controlar la dirección y la velocidad de los humos insuflando o aspirando, una corriente de aire desde las centrales de ventilación situadas en cada boca, a la velocidad adecuada. Además, debe situarse en el tubo sano una sobrepresión con relación al tubo incendiado para evitar la entrada de humos al que está sin incendio. Para ello, se utilizan las puertas situadas en las bocas de los tubos que se deben cerrar en el tubo sano para lograr la referida sobrepresión. Igualmente, las puertas de una de las bocas del tubo incendiado junto con los ventiladores de las centrales de ventilación colaboraran a controlar los humos en sentido de movimiento y velocidad.

Tuneladoras para roca dura y de gran diámetro fabricadas entre 1996 y finales de 2004
Túnel

Año

Fabricante
Unidades
Diámetro
País

Perthús

Pajares
San Pedro
Abdalajís
Gotardo
Guadarrama
Lötschberg
Guadarrama
Tschanner
Pinglin

2004

2004
2004
2003
2002
2001
2001
2001
1999
1996
Herrenknecht

Herrenknecht
Herrenknecht
Mitsubishi-Robbins
Herrenknecht
Herrenknecht
Herrenknecht
Wirth-NFM
Herrenknecht
Wirth
2

1
2
2
2
2
2
2
1
2
9,96 m

10,12 m
9,55 m
10,20 m
9,33 m
9,56m
9,43 m
9,46 m
9,53 m
11,75 m
España-Francia
España
España
España
Suiza
España
Suiza
España
Suiza
Taiwan

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Evacuación | Incendio | Otras instalaciones

Otras instalaciones

Otras instalaciones de apoyo a la seguridad son las comunicaciones, los sistemas de detección, los de extinción de incendios y los de control de intrusismo. Todas ellas orientadas a detectar de modo inmediato cualquier incidente dentro del túnel, así como a poderlo controlar por las personas de servicio. En todo ello son básicas las comunicaciones entre el interior de los túneles y los dos centros de control situados en las proximidades de las bocas.

Los sistemas de detección de incendios se basan en la tecnología del cable de fibra óptica al tener en cuenta los cambios que se originan en su estructura cristalina con las variaciones de temperatura. La fibra se fija en la bóveda del túnel y el sistema permite situar un incendio con una precisión próxima a un metro. Como es importante conocer la cantidad de partículas sólidas en suspensión y el nivel de gases tóxicos provocados por la combustión, CO, CO2 y NO2, se realizan mediciones continuamente, por lo que podrán detectarse las variaciones bruscas de los parámetros considerados. En el exterior y en cada emboquille se dispone de depósitos de agua con grupos de bombeo que alimentan las tuberías de distribución.

Los sistemas de extinción en el interior de los túneles están apoyados en tuberías de distribución situadas bajo los pasillos de evacuación de las que se derivan salidas a las bocas de incendio. Debido a la alta presión de la tubería principal es necesario colocar válvulas reductoras en las derivaciones y otras instalaciones que permitan un correcto funcionamiento.

Los sistemas de detección de intrusiones están fundados en cámaras de videovigilancia en circuito cerrado que transmiten continuamente las imágenes de las bocas o de determinadas zonas del túnel. Sirviéndose de un programa automático de análisis de imágenes, que compara cada imagen con la anterior, se detecta cualquier movimiento o imagen no prevista, lo que desencadena la alarma. Al ser capaz el sistema de análisis de imágenes de detectar diferencias de luminosidad es también válido como detector de humos.

El control de accesos se efectúa con lectores de tarjetas magnéticas y códigos de acceso. Cualquier anomalía se detecta en los centros de control. Las telecomunicaciones están basadas en una red troncal en anillo, de 155 Mbits por segundo, que integra voz, imágenes y datos. También se dispone de un sistema de intercomunicación, postes SOS, que desde el interior del túnel permite hablar con los dos centros de control. También se instala un sistema de megafonía. Las radiocomunicaciones se reservan para los servicios de mantenimiento y para los servicios de emergencia.

Desde los dos centros de control del túnel, esclavo y maestro, se pueden gestionar la totalidad de las instalaciones existentes en los dos tubos del túnel. Sin embargo, estos centros están supeditados al control de tráfico centralizado que gestiona toda la línea. En caso de accidente la gestión será plenamente automática ofreciendo al operador de turno una opción recomendada preprogramada que podrá mantener tal cual o modificar si es necesario.

 

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(Más información en la edición impresa de VIA LIBRE, número 490, del mes de octubre de 2005)
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