Estabilidad de laderas en medios volcánicos

En el Archipiélago Canario, de naturaleza volcánica, se ha configurado un paisaje con numerosos accidentes geográficos (grandes escarpes y profundos barrancos), que dificulta enormemente la implantación y el mantenimiento de las infraestructuras, debido a los fenómenos de inestabilidad de laderas que se generan como consecuencia de factores geológicos, meteorológicos y topográficos. La singularidad geológica de Canarias incrementa la complejidad de estos procesos naturales, por lo que es muy importante conocer la variedad de materiales volcánicos presentes en las islas, su distribución espacial y sus propiedades geotécnicas.

Figura 1. Desprendimientos por vuelco de estratos en el frente de una colada basáltica con diaclasado de retracción preferentemente vertical, playa del Ancón, Tenerife.

Las inestabilidades en las laderas volcánicas, al igual que con el resto de litologías, pueden clasificarse atendiendo a los materiales involucrados en los procesos, distinguiendo generalmente entre materiales rocosos o rocas, derrubios y suelos, y también por los mecanismos y tipos de rotura.

En la guía GETCAN-011 para la realización de estudios geotécnicos en las Islas Canarias (Hernández et al, 2012), se clasifican los terrenos volcánicos presentes en las mismas en distintas unidades geotécnicas (Fig. 1).

En la Tabla 1 se relacionan los procesos de inestabilidad más frecuentes que afectan a las distintas unidades geotécnicas de macizos rocosos volcánicos, que han sido definidas en la guía GETCAN-011, atendiendo a las tipologías de movimientos, a las características de las unidades geotécnicas y a la experiencia en el estudio de inestabilidades de laderas en las Islas Canarias.

2.1.1. Introducción

La Carretera Insular TF-445 conecta el casco urbano de Buenavista del Norte con el Faro de la Punta de Teno atravesando el paraje protegido del Parque Rural de Teno. Entre los P.K. 2+700 y el P.K. 6+000, dicha carretera discurre a media ladera por una zona montañosa, con taludes de gran altura, verticales y subverticales, generados por coladas basálticas y traquibasálticas con intercalación de escorias y otros materiales volcánicos. La erosión constante de los materiales más blandos por la acción de la lluvia y el viento, unido a la antigüedad geológica del Macizo de Teno, ha dado como resultado múltiples desprendimientos. A causa de los mismos, desde el año 1996 el tráfico se limitó a vehículos y personas previamente autorizadas y, aún en ese caso, indicando que el acceso se realizaba bajo su propia responsabilidad.

En noviembre de 2013, tras la entrega por parte de las empresas de ingeniería Giur y Raymar 2005 del ‘Análisis de riesgos e instalación de medidas correctoras y de protección contra desprendimientos en la C.E. TF-445. T.M. Buenavista del Norte’ (en adelante Informe Previo), realizado por encargo de Excmo. Cabildo Insular de Tenerife, y concluido el proceso de licitación, el Consejo de Gobierno de dicho Organismo acordó la adjudicación a Villar Trabajos Verticales Canarios, S.L. (v-traverca) de la ‘Redacción del proyecto y ejecución de las obras de instalación de medidas correctoras y de protección frente a desprendimientos en la C. I. TF-445. Zonas 14, 16 y 17’.

2.1.2. Análisis y resultados del proyecto

Como continuación al trabajo de campo realizado de forma conjunta para la oferta de licitación y del consiguiente análisis del Informe Previo ya mencionado, v-traverca encargó a Interra, Ingeniería y Recursos, S.L.U. (Interra) la redacción del Proyecto adjudicado.

Concluidos los levantamientos topográficos y las múltiples simulaciones informáticas realizadas mediante el uso de software en dos y tres dimensiones, y tras corroborar los resultados con un pormenorizado estudio de campo realizado por la Dirección de obras de v-traverca y el Equipo redactor de Interra, se determinó sustituir la instalación lineal de Barreras Dinámicas en una cota constante de unos quince metros sobre la carretera –la habitualmente denominada instalación “efecto sombra”- por distintas líneas de Barreras Dinámicas dispuestas a diferente cota y algunas de ellas solapadas entre sí.

El efecto de dicha opción fue la instalación de un 30% más de metros lineales de Barreras Dinámicas, respecto a la propuesta del Informe Previo, con un aumento de la superficie realmente protegida y con una disminución de la energía de algunas de las Barreras Dinámicas proyectadas. Como resultado, la instalación se tornó mucho más compleja por efecto de la elevada altura e inaccesibilidad de la ubicación de las mismas y, en virtud de ello, muy exigente respecto a los requisitos de especialización de los profesionales implicados en la ejecución del proyecto. Sin embargo, dada la optimización de las capacidades de las Barreras Dinámicas utilizadas, el costo de ejecución se redujo desde un importe inicial de 822.935,46 €, previsto por el Informe Previo, hasta un importe de ejecución final de 665.612,66 €.

2.1.3. Medidas instaladas

Además de diversas medidas de protección in situ –Mallas de Acero de Triple Torsión y Paneles HEA de Red de Cable- y de tres Barreras de Flujo, la ejecución de la obras supuso la instalación de las Barreras Dinámicas.

Los materiales instalados fueron suministrados por la empresa A. Bianchini Ingeniero, S.A. y contaron con certificado C.E. y todas las certificaciones exigibles para este tipo de instalaciones.

2.1.4. Conclusiones

Del resultado final de la obra se puede inferir que la instalación lineal de Barreras Dinámicas, con el llamado efecto sombra, no siempre resulta la solución más adecuada, pues requiere de barreras de mayor capacidad, y no siempre la sombra sobre la calzada es completa. Por otro lado, queda de manifiesto que el trabajo conjunto de un equipo de ingeniería especializado en el tratamiento de riesgos geológicos y una empresa con alta especialización en la ejecución de obras de tratamiento de taludes y laderas, que ofrezca la posibilidad de acometer las mismas en emplazamientos de máxima dificultad, supone una garantía de éxito y un abaratamiento final de costes; en especial si ambas cuentan con un profundo conocimiento de la zona de actuación.

2.2.1. Introducción.

El Parador de Turismo de La Gomera está ubicado sobre una pequeña meseta de bordes acantilados que ha sido origen de numerosos desprendimientos. Además de los factores naturales que dan origen a las inestabilidades (fuerte pendiente, estructura geológica, propiedades geomecánicas, etc.), existen una serie de factores desencadenantes, todos ellos de origen antrópico, que agravan aún más la situación, como son: la explotación como antigua cantera con modificaciones del relieve dejando zonas en desplome, voladuras que han abierto las fracturas naturales del macizo rocoso, y plantación y riego de árboles que potencian las inestabilidades. El presente trabajo se realiza a raíz de una rotura global en el acantilado.

El deslizamiento de rocas se produjo a favor de una fractura paralela al talud y afectó a un potente nivel de basalto masivo que corona el acantilado, así como a un nivel más blando situado inmediatamente debajo, con una altura total de hasta 25 m. La rotura afectó a una superficie del talud de unos 1.200 m², generando una avalancha de rocas de unos 1.500 m³.

2.2.2. Estudios realizados. Metodología de trabajo

El análisis de estabilidad del acantilado, y la determinación de los diferentes modos de rotura que permitirán la posterior definición y valoración de las actuaciones necesarias para su estabilización, se ha apoyado en una serie de trabajos entre los que cabe destacar los siguientes:

• Estudio topográfico de alta precisión realizado mediante Láser Escáner, como base para el posterior estudio geológico-geotécnico.
• Estudio geotécnico superficial para establecer el grado de estabilidad del acantilado, y así poder determinar los riegos derivados. Se realizó la cartografía geológico-geotécnica a escala 1:1.000, el estudio histórico de desprendimientos y el estudio de trayectorias de desprendimientos en 3D y 2D mediante software específico.
• Estudio geotécnico subsuperficial para determinar el nivel de estabilidad global del macizo frente a roturas globales. Para ello se desarrolló de una metodología innovadora de auscultación del talud mediante la ejecución de sondeos horizontales y su auscultación con microcámara.
• Cálculos de estabilidad y propuesta de soluciones.
• Proyecto de ejecución de las medidas de protección en base a la alternativa óptima.

2.2.3. Topografía de precisión

El Láser Escáner genera nubes de millones de puntos que reflejan la superficie de estudio con una precisión milimétrica. Al mismo tiempo toma fotografías georreferenciadas, de manera que se dispone de un modelo sólido en 3D con los colores del relieve, lo que es muy útil para identificar cualquier elemento del acantilado, como: niveles estratigráficos, cuevas, zonas en desplome, tamaño de posibles bloques inestables, rellenos, etc.

2.2.4. Inspección del interior del talud mediante sondeos horizontales

Para comprobar la existencia de grietas ocultas que pudiesen dar lugar a grandes roturas, se realizaron una serie de sondeos horizontales perpendiculares a la cara del talud para determinar si existían grietas de tracción que pudiesen suponer un riesgo a futuro.

Se llevó a cabo la auscultación de los 20 sondeos horizontales mediante la grabación directa de video de alta resolución, para lo que fue necesario el empleo de técnicas de trabajos verticales. Todos los sondeos fueron geolocalizados, e identificada la orientación y buzamiento de los mismos. Posteriormente se interpretaron los resultados de la inspección, determinando la orientación, apertura y otras características de los planos de fractura detectados.

Como resultado de la aplicación de esta técnica se identificaron una serie de planos de fractura subverticales, muy abiertos y con orientaciones paralelas al talud, que podrían dar lugar a roturas globales del mismo. La conexión de las líneas de fractura ocultas con otras visibles en el talud fue posible gracias a la combinación con el levantamiento topográfico de detalle realizado mediante el Láser Escáner.

Se identificaron tres sectores del talud donde han aparecido numerosas grietas abiertas, algunas de las cuales tienen una apertura próxima a los 40 cm. Éstas se representaron en 3D para llevar a cabo los cálculos de estabilidad de cada sector y el dimensionamiento de las soluciones.

2.2.5. Cálculos y estudio de soluciones

Mediante los datos arrojados por el estudio detallado del talud fue posible definir soluciones muy concretas de estabilización in situ, tanto para inestabilidades de tipo superficial como para las grandes roturas del talud.

Con los sistemas definidos se consiguen presiones de estabilización pequeñas, pero suficientes para evitar la caída de pequeños fragmentos, hasta la estabilización de las roturas globales que llegan a ejercer presiones de hasta 85 kN/m².

2.2.6. Conclusiones

La aplicación de una metodología de investigación innovadora, consistente en la combinación de sondeos horizontales auscultados con una cámara de inspección, y combinado con una topografía de alta precisión levantada con un Láser Escáner; ha arrojado unos resultados sorprendentes que han resultado claves para garantizar la seguridad del talud.

Sin el empleo de éstas tecnologías no hubiese sido posible la detección de grandes grietas que ponen en riesgo la estabilidad global del talud, mostrándose ésta como un metodología eficaz para investigar problemas similares y que pasan desapercibidos cuando se usan técnicas de investigación geotécnicas convencionales. La aplicación de esta metodología redunda en una mayor garantía de seguridad, una importante reducción de los costes de ejecución, así como la consecución de un diseño optimizado de los sistemas de estabilización.

Las especiales características geológicas del terreno, que propiciaban distintos tipos de riesgos, junto con diferentes condicionantes adicionales de tipo arqueológico, patrimonial, ambiental y humano, que provocaron que se hubiesen de tener en cuenta distintos niveles de peligrosidad, supusieron un reto para llevar a buen puerto las actuaciones de estabilización y saneamiento del bien de interés cultural 'Ladera de Martíanez'.

Se caracterizaron diferentes riesgos provocados por hasta 5 tipos distintos de inestabilidades:

• Inestabilidad por formación de cornisas por erosión diferencial.
• Inestabilidad por desprendimiento de bloques.
• Inestabilidad por bloques sueltos a media ladera.
• Inestabilidad por chineo o caída de bloques menores.
• Inestabilidad por flujo de detritos.

Previo al inicio de los trabajos se estableció un plan de actuaciones valorando los riesgos existentes para las viviendas adyacentes así como los riesgos para los trabajadores en ejecución de los trabajos. Con este objeto, se zonificó la ladera de Martiánez por actuaciones para el control de los riesgos de desprendimiento existentes derivados de los tipos de inestabilidades detectadas. De esta manera se definió una secuencia de trabajos ascendiendo desde pie a coronación de talud, priorizando las actuaciones que minimizasen el riesgo a las viviendas y garantizasen la seguridad de los trabajadores.

Debido a la especial y complicada orografía del terreno, y a las condiciones de trabajo, la totalidad de los trabajos se tuvieron que llevar a cabo por parte de operarios especializados en trabajos verticales. Además, se tuvo que contar con el apoyo de un helicóptero para el transporte del material hasta la ladera e incluso para la instalación específica de algunas de las soluciones proyectadas.

Las medidas correctoras que se aplicaron quedan recogidas en la Tabla 3.

Tabla 3. Medidas correctoras.

Bibliografía

• Ayala Carcedo, F.J. et al. (1987). Manual de taludes. Madrid: IGME.
• Hernández Gutiérrez, L.E et al. (2012). Guía de estudios geotécnicos GETCAN-011. Gobienro de Canarias.
• López Jimeno, C. (editor) (1999). Manual de estabilización y revegetación de taludes. Madrid: Entorno Gráfico, S.L.
• López Vallejo, L.I. (coordinador) (2002). Ingeniería Geológica. Madrid: Pearson Educación.
• Santamarta J.C. & Naranjo Borges (editores), (2015). Restauración de la cubierta vegetal y espacios degradados en la región de la Macaronesia. Madrid: Colegio de Ingenieros de Montes.
• Santamarta J.C., Hernández-Gutiérrez, L.E., Arraiza, M.P. (editores), (2014). Natural Hazards & Climate Change. Madrid: Colegio de Ingenieros de Montes.