El Túnel de La Pirámide, una pieza clave en el anillo de circunvalación a Santiago

En este artículo se exponen los principales aspectos de diseño del túnel de La Pirámide que forma parte del Sector 1 de la futura Autopista de circunvalación a Santiago, conocida como AVO (Américo Vespucio Oriente). La ingeniería del Proyecto del túnel ha sido realizada por el consorcio Louis Berger y Subterra Ingeniería para la Sociedad Concesionaria Vespucio Oriente, S.A. la cual se encuentra participada por las empresas Sacyr y OHL.

El proyecto ‘Concesión Américo Vespucio Oriente Tramo Av. El Salto –Príncipe de Gales’ se encuentra inserto dentro de un ambicioso programa de mejora del sistema de transporte urbano en la Ciudad de Santiago impulsado por el Estado de Chile. Constituye el penúltimo paso para el cierre del mencionado anillo de circunvalación a Santiago, Américo Vespucio Oriente.

El proyecto aborda el desafío de integrar en un espacio urbano una autopista subterránea de tres carriles por calzada, en una longitud superior a los 8 km. Se ha dividido en dos grandes Sectores:

• Sector 1: Tramo Avenida el Salto-Puente Centenario.
• Sector 2: Tramo Puente Centenario-Príncipe de Gales.

El Sector 1 se estructura mediante una solución vial diferenciada para cada una de las calzadas. En el sentido Norte-Sur, el proyecto se inicia con un viaducto de 1.200 m de longitud que eleva la calzada con el objeto de evitar la interferencia con la Concesión VSK (Vespucio-El Salto-Kennedy) en el entorno del emboquille del Túnel de San Cristóbal. A continuación se proyecta el Túnel de La Pirámide que confluye en una estructura en cajón que atraviesa el cauce del río Mapocho tras lo que se adopta una estructura en trinchera de pilotes. En el sentido Sur-Norte la calzada se emplaza sobre la plataforma actualmente en servicio que configura la conectividad vial existente denominada como ‘Bajada de La Pirámide’ que bordea el Cerro de San Cristóbal por el Norte. Una vez cruzado el río mediante el actual Puente Centenario, la calzada va perdiendo cota y alineándose con el trazado del sentido Norte- Sur. El Sector 1 finaliza en el punto en el que los trazados de ambas plataformas se encuentren alineados y acomodados en dos niveles subterráneos mediante una trinchera única de pilotes.

El Sector 2 se estructura como una trinchera de pilotes habilitando dos niveles de plataforma subterráneos emplazados a lo largo de la bandeja central del boulevard que configura el actual parque central de la Avenida Américo Vespucio. Esta estructura se prolonga a lo largo de unos 5 kilómetros proveyendo tres carriles para cada sentido de circulación. La conectividad entre las vías expresas y las vialidades locales se efectúa a través de variaciones en el ancho de la trinchera del tronco y mediante estructuras tipo trinchera cubierta y también mediante el diseño de túneles mineros en aquellas intersecciones que así lo requieren, destacando en este sentido los atraviesos de las avenidas Kennedy y Apoquindo. La Figura 1 muestra una planta general de situación del proyecto AVO.

A continuación se exponen los principales aspectos de diseño del Túnel de La Pirámide.

El Túnel de la Pirámide con una longitud de 1.805 m atraviesa el cerro de San Cristóbal desde el entorno del emboquille Norte del Túnel de San Cristóbal hasta la intersección del trazado de AVO con el cauce del río Mapocho. La Figura 2 muestra la Planta de trazado del túnel.

La documentación referencial del proyecto básico contemplaba una conexión de AVO con Costanera Norte materializada mediante un ramal en lazo que se iniciaba en el túnel de La Pirámide a través de una cuarta pista de deceleración. Este diseño inicial fue objeto de optimización, la cual implica la implantación de un viaducto en el inicio del Sector 1 y la consecuente elevación de la rasante. Con ello se ha reducido la longitud de desarrollo del ramal, necesaria para no superar las pendientes prescritas por la normativa aplicable, prescindiendo del lazo y reduciendo los riesgos asociados al cruce del túnel ramal bajo el túnel principal. Así, el denominado como Ramal del Mapocho presenta una longitud de 415 m y enlaza con el trazado del túnel principal mediante una caverna de bifurcación de 234 m de longitud. La Figura 3 muestra la planta referencial del Ramal del Mapocho cuya comparación con el trazado mostrado en la Figura 2 pone de manifiesto la optimización de trazado desarrollada.

Con el objeto de satisfacer las necesidades en relación con el funcionamiento del sistema de ventilación del túnel se ha proyectado un pozo de ventilación ubicado en el sector central del mismo. La implantación de este pique intermedio habilita además una vía de evacuación y acceso de los equipos de rescate, mejorando y dotando de robustez al sistema de seguridad del túnel. Este pozo, que tendrá un diámetro de 15 m y una profundidad de 32,50 m, presenta una ventaja adicional al permitir implementar a su través sendos frentes de ataque adicionales para la construcción del túnel. La Figura 4 muestra un perfil transversal del pozo.

La sección funcional del Túnel de la Pirámide aloja tres carriles de circulación de 3,50 m de ancho, bermas de 0,50 m y aceras de 0,75 m, lo que configura una anchura útil total de 13,0 m. La sección funcional del Túnel Ramal del Mapocho aloja un carril de circulación de 3,50 m de ancho, bermas de 0,50 y 2,25 m de ancho y una acera 0,75 m lo que configura una anchura útil total de 7,0 m. Se ha respetado un gálibo libre de 4,5 m. En la Figura 5 se muestra la sección funcional del túnel de La Pirámide y del túnel Ramal del Mapocho.

La caverna de bifurcación se compone de cinco secciones tipo que proveen, de manera escalonada, el espacio necesario para alojar las dimensiones de la bifurcación entre las plataformas del tronco principal y del ramal. La sección más amplia presenta una anchura de 27,35 metros permitiendo comenzar la excavación independiente de ambos túneles asegurando un estado tensional asumible para el pilar de roca intermedio. Para la elección de la posición de la bifurcación se han considerado tanto los condicionantes de trazado como el contexto geológico de la zona de implantación de la caverna con el objeto de evitar la confluencia entre ésta y zonas de debilidad estructural del macizo rocoso. En la Figura 6 se muestra la sección máxima de la caverna de bifurcación.

La concepción de evacuación del túnel se desarrolla través de una galería de evacuación peatonal ubicada bajo las plataformas del túnel principal y del ramal. Se han previsto nichos de acceso a la galería espaciados cada 100 m. En función de la calidad geomecánica del terreno atravesado la implantación de esta galería en la sección se efectuará a través de una trinchera o mediante el cierre de una contrabóveda estructural. Para el proceso de diseño de la geometría de las secciones de excavación se han considerado los siguientes criterios:

• Minimización del volumen de excavación.
• Adopción de formas redondeadas que faciliten la formación del arco de descarga y el trabajo a compresión de los elementos estructurales de sostenimiento y revestimiento.
• Permitir la circulación de maquinaria lo que condiciona unas dimensiones mínimas para la anchura de excavación y gálibo libres.
• Generación de geometrías adecuadas para el cumplimiento con los gálibos exigidos.

La ciudad de Santiago está emplazada principalmente en un llano conocido como «cuenca de Santiago». Esta cuenca forma parte de la Depresión Intermedia y está delimitada claramente por el cordón de Chacabuco por el Norte, la Cordillera de los Andes por el Este, las angosturas de Paine por el Sur y la Cordillera de la Costa por el Oeste.

En las zonas circundantes a la cuenca de Santiago, se pueden distinguir varias zonas de relieves preandino pronunciados. El túnel de La Pirámide se emplaza en uno de estos relieves, conocido como el Cordón del Cerro San Cristóbal en el que se pueden distinguir (Aguirre, 1960) varios tipos de rocas volcánicas y continentales estratificadas de la Formación Abanico (Cretácico superior a Oligoceno). También están presentes algunos depósitos de rocas intrusivas del Mioceno. Finalmente existen algunos depósitos cuaternarios no consolidados (aluvial, glacial, ceniza volcánica, sedimentos lacustres, etc.). A partir del análisis de la bibliografía disponible, de las descripciones estratigráficas de sondajes y calicatas, y de los resultados obtenidos en las exploraciones geofísicas y, se han distinguido las siguientes unidades geológicas:

• Formación Abanico – Unidad Chicureo-Recoleta (Tobas Soldadas de San Cristóbal), que presenta rocas de volcanes de composición andesítico-basáltica y riodacítica y la acumulación de sedimentos predominantemente volcanoclásticos en cuencas intermontañosas de extensión restringida (Vergara y Drake, 1979). Afloran a lo largo de Cordón del Cerro San Cristóbal principalmente en forma de tobas ignimbríticas soldadas en una secuencia estratificada constituida por tobas de ceniza y lapilli de colores amarillo a púrpura, vítreas, ácidas. En forma subordinada afloran tobas brechosas, lavas basálticas y andesíticas y dacitas que denominadas como intrusivos hipabisales. Las tobas están cortadas por dos stocks andesíticos porfídicos de piroxeno y numerosos diques y está sobreyacida angularmente por la Unidad Conchalí.
• Rocas intrusivas, corresponden a diques porfídicos andesíticos a dacíticos con presencia de piroxenos: Además existen cuerpos de rocas intrusivas de tipo tabular, de disposición subvertical y espesores variables desde pocos decímetros a dos o tres decenas de metros.
• Depósitos no consolidados, se trata esencialmente de suelos aluvionales, aluviales y rellenos antrópicos. De entre ellos destacan la Unidad de Gravas del río Mapocho que corresponden a los depósitos aluviales del río Mapocho de edad cuaternaria, formados por gravas de origen fluvial, pudiendo contener intercalaciones de depósitos volcánicos, y destacando su elevada capacidad de soporte debido a su elevada compacidad y unión mecánica de partículas. Esta unidad tradicionalmente se ha dividido en dos niveles:
• La 2ª depositación (nivel superior) formada por una grava arenosa limpia o con muy poca presencia de finos limosos. Tiene alta homogeneidad y se observa un aumento en cantidad y plasticidad de los finos a medida que se aproxima a su contacto con la primera depositación. Tiene un nivel de humedad medio y es frecuente hallar niveles de agua colgados, acumulados sobre capas arcillosas impermeables.
• La 1ª depositación, (nivel inferior) formada por gravas arenosas y gravas arcillo-arenosas. Las arcillas son plásticas y se encuentran rodeando las partículas gruesas. Contiene bloques de roca redondeados, de tamaño decimétrico y nidos de piedra sin arenas. Es menos frecuente encontrar napas colgadas, pero en este nivel puede hallarse, a una profundidad variable, el nivel freático. Se trata de una unidad muy compacta. Este nivel es de potencia indeterminada y destaca por su extraordinaria homogeneidad. La superficie de contacto entre ambos niveles se encuentra a una profundidad entre los 10 y 40 metros bajo la superficie del terreno adoptando los mayores valores en el entorno del río Mapocho.

En la Figura 7 se muestra el perfil geológico longitudinal del túnel.

En cuanto a la tectónica regional, existirían tres fases principales (Thiele, 1975):

• Fase Tectogenética (Oligoceno), afecta a la Formación Abanico y a las que la subyacen. Define el piso estructural denominado Pre-Andes.
• Fase Orogenética (Mioceno superior-Plioceno inferior), que genera pliegues suaves y a la que se asocia el plutonismo representado por las unidades intrusitas hipoabisales y define el piso estructural denominado Andes.
• Fase Geográfica (desde Plioceno a la actualidad), se desarrolla el “halfgraben” del Valle Central, limitado en su borde oriental por la Falla Pocuro y en su borde occidental por la Cordillera de la Costa. Define el piso estructural denominado Fini-Andes.

Desde un punto de vista más local, las estructuras presentes en el área de estudio corresponden principalmente a pliegues que afectan a las rocas estratificadas, y a diaclasas y fallas, reconocidas tanto en las rocas estratificadas como en las rocas intrusivas. La secuencia estratigráfica de la Formación Abanico se presenta por lo general masivamente estratificada, observándose de forma muy puntual planos de estratificación bien definidos, que evidencian la existencia de un suave monoclinal de rumbo predominante Norte-Sur y manteo de 15º al Este. Además de la estratificación, el macizo rocoso se encuentra afectado por varias familias de juntas. Para su análisis, las medidas tomadas en campo se han representado mediante proyección estereográfica, a partir de la cual se obtienen, mediante análisis estadístico, isolíneas de densidad de polos. Posteriormente se obtienen, los polos medios que corresponden a las direcciones medias de fracturación. La Figura 8 muestra un diagrama de contornos de polos para una de las unidades que atraviesa el túnel. Una vez determinada la representatividad del patrón de fracturación, se ha procedido a cuantificar mediante análisis estadísticos la dispersión de las discontinuidades en términos de persistencia, rugosidad, apertura y espaciado.

Chile es uno de los países más sísmicos del mundo al encontrarse en el contacto de las placas de Nazca y Sudamericana, donde se produce la subducción de la primera bajo la segunda. Ambas placas se encuentran fuertemente acopladas siendo uno de los casos extremos de subducción en el mundo debido a la alta velocidad de convergencia (8,4 cm/año), (DeMets et al., 1990), y por ser una de las más jóvenes del mundo (Uyeda and Kanamori, 1979, Ruff y Kanamori, 1980).

Para la cuantificación de las acciones sísmicas de diseño se han considerado las normas NCH 433-Of-96 y NCh 2475 así como el Manual de Carreteras, Volumen 3 (Dirección de Vialidad, Ministerio de Obras Públicas). El trazado proyectado se encuentra dentro de la Zona Sísmica 2, como corresponde a su posición en el interior de la región Metropolitana. La Aceleración Máxima del Suelo obtenida es Ao = 0,3 g. y se ha considerado una Desangulación Sísmica de Diseño para las obras soterradas de θs = 2,5 x 10-4.

El campo de esfuerzos natural adoptado corresponde a una distribución del coeficiente se esfuerzo K0 de 1,8 en la dirección Este-Oeste y de 0,8 en la dirección Norte-Sur. Finalmente, el contexto hidrogeológico de la traza se encuentra conformado por la posición de la napa freática de Santiago ubicada por debajo de la rasante de la traza y por la existencia de niveles discontinuos de napas colgadas asociados a niveles de gravas arcillosas en torno a los 20 a 25 metros de profundidad. Por tanto, la presencia de agua no será importante y se encontrará reducida a la presencia de goteos persistentes asociados principalmente a las gravas del tramo final del túnel y/o a las zonas de fractura del macizo rocoso.

Se ha efectuado un intenso estudio de las características del macizo rocoso con el fin de posibilitar el desarrollo de diseños realistas con su comportamiento tenso-deformacional. Con este propósito se han llevado a cabo las siguientes prospecciones de campo.

• Cartografía geológico geotécnica de detalle del Cerro San Cristóbal para lo que se han desarrollado 23 estaciones geomecánicas.
• Recopilación de prospecciones previas ejecutadas en el entorno del trazado del proyecto, con un total de 17 sondajes y 21 calicatas.
• 7 sondajes mecánicos que totalizan 252 ml de nuevos sondajes.
• 4 perfiles de sísmica de refracción, ubicados en los portales.
• Ensayos in situ y de laboratorio.

Cabe incidir sobre la amplia información geológica-geotécnica disponible en el área de estudio, dentro de la que cual cobra un elevadísimo valor la información relativa al desarrollo de los cercanos túneles de San Cristóbal y Costanera Norte-Sur, ya construidos. Los materiales presentes en el trazado del túnel La Pirámide se constituyen principalmente por un macizo rocoso convencional, y únicamente en su tramo más meridional se atraviesan suelos correspondientes a la Unidad de Gravas del Mapocho. Para estimar las propiedades del macizo rocoso atravesado por el túnel se ha empleado la metodología habitual consistente en la determinación de las propiedades de la roca intacta de todos los litotipos existentes, para posteriormente minorarlas según distintos rangos de calidad geomecánica.

Una vez caracterizado el litotipo a nivel de roca intacta, el macizo rocoso se ha clasificado utilizando los criterios de valoración de Bieniawski, que proporciona el índice RMR (Rock Mass Rating) asimilándolo al GSI (Geological Strenght Index). A continuación se procede, para los diferentes rangos de calidad geomecánica establecidos, a la minoración de las propiedades de la roca intacta mediante las formulaciones de Hoek-Brown para parámetros resistentes y de Bieniawski-Galera (2005, 2006) para los deformacionales. Para realizar el ajuste del criterio de Hoek-Brown han efectuado las siguientes consideraciones:

• Se han adoptado los valores de compresión simple σci de la roca intacta para los litotipos sanos (GM II; II-III).

En el caso de los litotipos alterados se ha considerado una reducción del 30% de estos parámetros por efecto de la alteración de la matriz. Asimismo en el caso de las zonas de falla la reducción de los parámetros resistentes de la roca intacta se eleva al 50%.

• Se ha considerado a efectos de cálculo el menor valor de RMR del intervalo definido para cada litotipo, y en el caso de las fallas y zonas fracturadas se ha tomado un valor conservador de RMR de 20.
• Se ha tomado un valor del parámetro D igual a 0.4 para el túnel correspondiente a una excavación con una alteración media en la roca.

Para la asignación de propiedades geotécnicas a las Unidades de Gravas del Mapocho, 1ª y 2ª depositaciones, se han considerado las propiedades consensuadas en las numerosas publicaciones existentes acerca del Ripio de Santiago. A continuación la Tabla I muestra los parámetros geotécnicos considerados en el diseño del túnel de La Pirámide para cada litotipo.

Para la elección del método constructivo a emplear en un túnel, una de las primeras opciones a considerar, es la de un método totalmente mecanizado. La longitud y las dimensiones de la sección de excavación así como la presencia de una caverna de bifurcación para el Ramal del Mapocho, eliminan en este caso la factibilidad de plantear la utilización de tuneladora. Por ello la elección debe recaer en los métodos convencionales. Desde el punto de vista geológico, el túnel atravesará tanto formaciones rocosas como terrenos tipo suelo. Estos terrenos resultan propicios para su excavación y refuerzo por medios convencionales mediante la aplicación de sostenimientos flexibles basados en el shotcrete, pernos y marcos metálicos. La excavación se llevará a cabo mediante explosivos en las zonas de terreno más resistentes, y mediante medios mecánicos en los terrenos más blandos y de peor calidad geotécnica.

De acuerdo a lo anterior, se recomienda que los túneles se construyan mediante la filosofía constructiva conocida como Nuevo Método Austriaco. Sin embargo, las secciones de los túneles presentan unas dimensiones notables, para las que no resulta recomendable realizar la excavación a sección completa, siendo necesario abordar su excavación por fases. Las longitudes de avance sin sostenimiento se deben acomodar a la calidad geotécnica del terreno. Para el Túnel de la Pirámide:

• En terrenos de RMR superior a 45 puntos la excavación se realizará en 3 fases, avance, destroza y zanja para galería de evacuación.
• En terrenos de RMR entre 35 y 45 puntos la excavación se realizará en 4 fases, avance, destroza en dos bancos desfasados y zanja para galería de evacuación.
• En terrenos de RMR inferior a 35 puntos la excavación se realizará en 5 fases, avance, destroza en tres bancos de los que inicialmente se excava el central, para después ir excavando los laterales manteniendo siempre un desfase entre ambos, finalmente se excava la contrabóveda.

Para el Ramal del Mapocho se han previsto dos fases de excavación en todo su trazado, avance y destroza.

Para la caverna de bifurcación, la sección de mayores dimensiones supera los 250 m² con una anchura de excavación de 27 m y una altura de 9 m. Estas dimensiones exigen realizar la excavación en numerosas fases asegurando una evolución gradual de las solicitaciones tanto en el terreno como en el estado tensional del terreno, lo que implica la ejecución de tabiques provisorios de sostenimiento de los contornos de excavación temporales. La Figura 9 se muestra las fases constructivas previstas para el Túnel de La Pirámide y las fases constructivas de la sección mayor de la caverna

Respecto al pique de ventilación, la excavación se inicia mediante la construcción de un brocal de hormigón armado de 1,5 m, para evitar el desmoronamiento del terreno superior. A continuación se comenzará la excavación del pique mediante medios mecánicos, con pases de 1,0 m en los cinco primeros metros pasando a 1,5 m en los restantes. Cuando no sea posible la excavación de la roca por métodos mecánicos esta se realizará mediante perforación y tronadura. La excavación de cada pase se realiza en dos mitades, aplicando el sostenimiento de manera sucesiva a la excavación. Esta disposición se refleja en la Figura 10.

Una vez definidos tanto las dimensiones de las excavaciones (secciones tipo) como las fases en las que se llevarán a cabo (proceso constructivo) se procede al diseño del sostenimiento y revestimiento de las obras subterráneas. El diseño del sostenimiento de una obra subterránea implica como primera operación la división del trazado en tramos homogéneos desde el punto de vista de su comportamiento tensodeformacional. En concreto para la tramificación de las obras subterráneas presentes en el proyecto se han considerado los siguientes aspectos: Índice de clasificación RMR, infraestructuras afectadas, profundidad y condicionantes hidrogeológicos. A continuación se procede a la definición de las secciones tipo de sostenimiento, para lo que se ha seguido una metodología progresiva, en el siguiente orden:

• Clasificaciones geomecánicas: Se trata de métodos empíricos que permiten efectuar un prediseño ajustado del sostenimiento a instalar.
• Túneles próximos ya construidos, se han analizado los sostenimientos que fueron empleados en los siguientes túneles construidos en las proximidades del túnel La Pirámide:
• Túnel Costanera Norte – Costanera Sur perteneciente al Plan Santiago Centro-Oriente 2.
• Túneles de San Cristóbal que conecta Vespucio Norte con los Saldes.
• Túnel Manquehue I ubicado en la Radial Nor-oriente.
• Cálculo de bloques: Mediante el software UNWEDGE, estos cálculos son complementarios a los métodos numéricos.
• Cálculos tenso-deformacionales: Una vez predefinidos los sostenimientos mediante los métodos anteriores se procede a realizar simulaciones numéricas para comprobar la idoneidad de los diseños realizados mediante su análisis tensodeformacional. Para ello se han empleado los programas FLAC3D y PHASE2D.

Las Figuras 11, 12 y 13 muestran algunas de las salidas de cálculo obtenidas en el diseño del sostenimiento mediante el empleo de los programas Unwedge, FLAC3D y Phase 2D.

Figura11: Factores de seguridad frente a caída de bloques. Modelo Unwedge.

En las Tablas II, III, IV y V se detallan los diseños de sostenimiento desarrollados para cada una de las obras subterráneas del proyecto.

A continuación se procede al diseño del revestimiento para lo que, en el presente proyecto, los condicionantes que suponen el sistema de impermeabilización adoptado y las cargas sísmicas, son los principales factores a considerar. Asimismo el revestimiento debe proporcionar un coeficiente de seguridad adicional sobre la función estabilizadora del sostenimiento, por tal motivo se prescribe evitar su instalación hasta que la excavación del túnel se encuentre totalmente estabilizada, hito asociado para velocidades de convergencia inferiores a 0,01 mm/día. El sistema de impermeabilización contempla dos soluciones completamente diferentes en cuanto a su concepción:

• Sistema drenado para zonas de surgencias de agua puntuales en los tramos de túneles en roca, este sistema canaliza los flujos del agua de infiltración hacia el sistema de drenaje del túnel.
• Túnel estanco para la zona del trazado ubicada en el entorno del río Mapocho en los tramos de túnel en suelo. Este sistema supone que se desarrollarán cargas de presión de agua sobre el revestimiento de los túneles.

El revestimiento de todas las obras subterráneas incluirá en los últimos 10 cm de espesor una dosificación de 1,5 kg/m³ de fibras de polipropileno, con el objeto de prevenir la acción dañina del fuego sobre el conjunto sostenimiento-revestimiento. En las Tablas VI, VII, VIII y IX se detallan los diseños de revestimiento desarrollados para cada una de las obras subterráneas del proyecto.

Un aspecto muy importante del proyecto son los portales de los túneles. Hay que considerar que en ocasiones los portales de un túnel son zonas conflictivas y de estabilidad problemática; ya que en esa zona el terreno suele, al ser muy superficial, estar mucho más alterado y/o fracturado que en los tramos del túnel que tienen un recubrimiento normal y adicionalmente puede presentar depósitos de recubrimientos cuaternarios de material no consolidado tipo suelo. Por otro lado hay que tener presente que con el portal del túnel se suele forzar el talud natural del terreno; lo cual, evidentemente, afecta negativamente a la estabilidad general de la ladera natural.

Los trabajos a realizar para definir los taludes en roca o suelo en ambos portales del túnel, serán los siguientes:

• Definición geométrica de los taludes laterales y frontal.
• Análisis de la estabilidad a estabilidad global mediante el programa SLIDE v6.0
• Análisis cinemático y estereográfico mediante los programas DIPS y SWEDGE v5.0.
• Definición del tratamiento y refuerzo de los mismos.
• Definición de los procesos constructivos.

En el caso del Portal Norte del túnel de la Pirámide los taludes se desarrollarán en terrenos tipo roca de calidad geomecánica media por lo que tras el análisis pertinente se han diseñado refuerzos consistentes en una malla de 3x3 metros de pernos de 6 metros de longitud. En la Figura 14 se representa una planta de excavación del Portal Norte.

En cuanto al Portal Sur su configuración constituye una solución singular condicionada por la optimización de la planificación de la obra. El túnel se emboquilla contra una cortina de pilotes ubicada a una distancia tal que permite, en una fase inicial y en la época de estiaje, el desvío del río por el lado Norte y la ejecución de una estructura en cajón ubicada en una trinchera en el lado Sur. A continuación se procederá al relleno de la trinchera, retirada de las defensas fluviales y la restauración del cauce original del río. Finalmente se desarrolla el ataque del túnel desde este frente, que se efectuará desde el interior de la estructura en cajón. En la Figura 15 se representa una planta de excavación del Portal Sur.

El portal del ramal del Mapocho se resuelve contra un paramento frontal que forma parte de la trinchera de pilotes mediante la cual se resuelve la contención de tierras que permite al trazado recuperar la cota de la superficie. Adicionalmente en todos los portales se ha previsto la ejecución de un paraguas de micropilotes que permite mejorar el coeficiente de seguridad a estabilidad del frente para los primeros metros de las excavaciones.

El monitoreo de las obras subterráneas resulta de vital importancia para poder asegurar y controlar su correcta ejecución. Las incertidumbres asumidas en la fase de diseño en cuanto a la asignación de comportamientos tensodeformacionales equivalentes y a la determinación de la estructura geológica del emplazamiento, hacen imprescindible un análisis de la información que se va obteniendo durante la propia construcción que permita verificar o en su caso ajustar lo determinado durante las fases anteriores de estudio.

Estableciendo un sistema de medición de los desplazamientos que se producen durante y tras la ejecución de una excavación, se puede comprobar la estabilización de la sección y, sobre todo, es posible comparar las medidas reales con las previsiones de los cálculos efectuados para, en el caso de que exista una divergencia significativa, adoptar las medidas correctivas oportunas. Asimismo resulta de especial interés llevar a cabo un control exhaustivo de los movimientos que la construcción de las obras subterráneas proyectadas pueda inducir.

Considerando todo lo anterior se ha desarrollado un Plan de Monitoreo en el que se han definido las principales magnitudes a medir, los equipos necesarios para su control, la frecuencia de medición, los criterios de interpretación y, por último, un plan de contingencia.

El Plan de Monitoreo está basado en un control exhaustivo de la calidad geomecánica del frente y de los desplazamientos inducidos en el entorno de las excavaciones a efectuar y sobre las infraestructuras próximas al trazado. Comprende el control de los siguientes aspectos:

• El control geotécnico del frente se lleva a cabo caracterizándolo in situ, mediante la aplicación de una clasificación geomecánica. Se realizará, en cada pase, el estudio de la litología, estructura y calidad de los terrenos atravesados.
• Medidas de deformación en los túneles, caverna de bifurcación y pique que serán monitoreadas mediante secciones de convergencia y nivelaciones de clave. La Figura 16 se representa una sección tipo del túnel con las cuerdas de convergencia a monitorear.

• Medidas de deformación en la superficie inducida por la construcción del túnel que serán monitoreadas mediante arquetas de nivelación topográfica.
• Medidas de deformación en el terreno inducidas por las excavaciones proyectadas, que serán monitoreadas mediante extensómetros e inclinómetros.
• Control de vibraciones asociadas al empleo de voladuras en la excavación monitoreado mediante acelerómetros ubicados en las cercanías de infraestructuras existentes susceptibles de ser afectadas.

A continuación se describen los plazos de ejecución previstos para cada una de las obras proyectadas:

• Túnel de la pirámide: 20 meses, comenzando en septiembre de 2016 y finalizando en abril de 2018.
• Túnel ramal del Mapocho: 12 meses, comenzando en septiembre de 2016 y finalizando en agosto de 2017.
• Pique de ventilación: 11 meses, comenzando en septiembre de 2016 y finalizando en julio de 2017.

Del diseño del túnel de La Pirámide se pueden extraer las siguientes conclusiones:

• En el diseño de obras en entornos urbanos o en los que se han desarrollado actuaciones geotécnicas precedentes cobra una especial importancia la labor de recopilación bibliográfica tanto de las publicaciones técnicas disponibles como de los registros constructivos de las obras desarrolladas. Mediante esta actividad se reducen los niveles de incertidumbre geotécnica hasta niveles para los que en otros entornos serían necesarias campañas de campo de carácter muy intenso.
• El diseño de las obras subterráneas implicadas en el proyecto AVO ha constituido un gran reto debido tanto a las dimensiones de las excavaciones a efectuar como a la complejidad asociada a un entorno urbano.
• La conjunción de un enfoque del desarrollo del proyecto con carácter global y la puesta en común de equipos multidisciplinares, permite el desarrollo de una ingeniería de detalle que define soluciones de elevadísima eficiencia desde los puntos de vista estructural y constructivo.