Auscultación de obras civiles: Seguimiento de los asientos inducidos en superficie por la ejecución de un gran colector en mina
El trazado del colector desviado se sitúa en planta bajo unos cambios de vías del tranvía barcelonés por el que circulan tres líneas del servicio.
En la planta superior, atravesando de derecha a izquierda, el trazado de la Gran Via de les Corts Catalanes a soterrar, en azul la traza del colector desviado, y en el cruce entre la Avenida Diagonal y la calle Badajoz pueden observarse los cambios de vías del tranvía correspondientes a las líneas T5-T6 hacia Gran Via, y la línea T4 hacia Diagonal.
Perfil longitudinal y sección tipo
A continuación se presenta el perfil longitudinal del tramo ejecutado en mina, donde se marcan en rojo los puntos de la superficie por los que discurren las distintas vías de tranvía afectadas.
Como puede observarse, desde el pozo de ataque, la nueva traza del colector debía atravesar las pantallas de la estructura de protección de la galería de servicios existente, la sección de un colector fuera de servicio y otros dos colectores más pequeños también fuera de servicio antes de llegar a empalmar con el colector objeto de desvío.
En cuanto a la sección tipo, el colector a ejecutar tiene forma de herradura con un gálibo horizontal de 4,50 m y un gálibo vertical de 3,25 m. En su ejecución se dispusieron 2 secciones tipo diferenciadas entre ellas por el paraguas de sostenimiento y por la cadencia de las cerchas.
Geología
Geológicamente, la obra del colector se enclava dentro de los materiales cuaternarios del llano de Barcelona, definidos geotécnicamente en el proyecto como unidad UG.2ABCE, y que engloba las litologías siguientes:
- Limo arcilloso
- Arcilla marrón-rojiza
- Arena media-gruesa
- Arcilla limosa
Por encima de estos materiales cuaternarios se dispone un espesor de entre 5 a 10 m de rellenos antrópicos (unidad geotécnica UG.1), y por debajo de ellos, tras una capa de gravas densas o muy densas de espesor del orden de un par de metros (unidad geotécnica UG.2DF), se disponen materiales pliocenos formados por arenas medias (unidad geotécnica UG.3A) y arcillas, densas y plásticas, de color verde-gris (unidad geotécnica UG.3B).
El aspecto del frente, in situ, puede observarse en la siguiente fotografía, donde se aprecian algunas de las litologías descritas de la unidad UG.2ABCE en el perfil anterior.
En lo que respecta a la caracterización geotécnica, en la siguiente tabla se resumen los parámetros geotécnicos más relevantes de las unidades geotécnicas descritas con anterioridad.
Fases de ejecución
La secuencia de las fases de ejecución de la mina del colector son las habituales en un túnel de estas características:
- Ejecución del paraguas de micropilotes.
- Excavación del frente, en este caso se excavaba a sección completa.
- Aplicación del sostenimiento: cerchas, malla y hormigón proyectado. Repetición de los pasos 2 y 3 hasta que el frente queda a unos 2 m por detrás de la punta del paraguas ejecutado en fase 1, momento en el que vuelve a iniciarse la secuencia.
- Ejecución de la solera.
- Ejecución del revestimiento
Durante la ejecución de la mina, sin embargo, algunas fases concretas resultaron más difíciles de ejecutar de lo habitual, y consecuentemente tuvieron su efecto en la medida y seguimiento de los asientos en superficie que durante todo el proceso se llevó a cabo.
Estas fases de ejecución más tediosas fueron las siguientes:
- Ejecución del 2º paraguas de micropilotes, que debió atravesar las dos pantallas de protección de la galería de servicios situada sobre la traza y bajo las vías del tranvía de la línea T5-T6 vía 2.
- Excavación del frente entre los PP.KK. 0+038 a 0+015, aproximadamente, donde se tuvieron que demoler las pantallas de protección de la galería de servicios y los colectores fuera de servicio marcados en el perfil longitudinal anterior, que de forma previa se amorteraron en toda su sección.
- Demolición del hastial derecho del colector existente, por el que se conectaba el nuevo colector en ejecución.
Plan de auscultación y parámetro de control de seguimiento para el tranvía
Con la colaboración del explotador del servicio de tranvía, se diseñó un plan de auscultación con el que seguir la evolución de un único parámetro de control; el alabeo de la vía.
El alabeo G se define como la diferencia de peralte Pi entre 2 secciones cualesquiera, dividido entra la distancia L que separa dichas secciones denominada base.
Habitualmente, la base o distancia entre los puntos de medida del alabeo, suele ser 3 ó 5 ó 9 m.
El peralte, no es más que la diferencia de cota entre los dos hilos de una vía, en una determinada sección.
En consecuencia, el seguimiento en la evolución del alabeo se traduce en la medida de los asientos en la vía.
La medida de los asientos se realizó mediante nivelación topográfica manual con nivel digital. En las vías a auscultar se instalaron marcas permanentes, en secciones separadas entre sí 5 m, excepto en las zonas de los cambios de vía, donde las secciones se separaron entre sí 3 m, hasta unos 15 m a lado y lado del cambio de vía. El ámbito de lectura se estableció entre los PP.KK. 0+380 a 0+510.
Se definieron unos umbrales de aviso (verde), alerta (ámbar) y alarma (rojo), algo más restrictivos que los fijados en la norma UNE-EN-13848-5. Aplicaciones ferroviarias. Vía. Calidad de la geometría de la vía. Niveles de calidad geométrica. Parte 5.
Tanto en la norma como en el plan de auscultación se definieron cada uno de los límites anteriores y las actuaciones a llevar a cabo en caso de superación de alguno de ellos.
Resultados de la auscultación topográfica
Durante la ejecución del colector en mina, llegaron a producirse asientos máximos del orden de 16,0 mm, en el punto de medida denominado como G060.4 correspondiente a un punto sobre la traza del colector en ejecución situado en la vía 1 de la línea T5-T6.
Como puede observarse, la evolución de los asientos está directamente relacionada con las fases de ejecución más tediosas antes remarcadas.
Los asientos se activan durante la segunda mitad del período en el que se ejecuta el segundo paraguas de sostenimiento, que debió perforar las pantallas de protección de la galería de servicios. Durante este período se alcanzaron asientos del orden de 2 mm.
Durante la excavación con demolición de dichas pantallas, en algo más de 2 semanas, los asientos máximos se duplicaron hasta alcanzar valores del orden de 4 mm.
Desaceleraron algo su tendencia, durante las más de 4 semanas en las que se ejecutó el tercer paraguas de sostenimiento, superando los 5 mm de asiento máximo.
Sin embargo, fue durante la excavación con demolición de los colectores fuera de servicio amorterados previamente, donde el asiento máximo se aceleró evolucionando hasta el orden de los 12 mm en apenas 4 semanas.
Posteriormente, siguió una fase de desaceleración generalizada, tan sólo alterada por la demolición del hastial derecho del colector existente, por el que se conectaba el nuevo colector en ejecución, y que supuso una evolución adicional en el asiento máximo del orden de 3 mm en un plazo de unas 8 semanas, hasta alcanzar los 15 mm. En adelante, los asientos tendieron a estabilizarse.
La evolución temporal de la cubeta de asientos, para un punto próximo al G060.4 donde se registraron los mayores asientos, muestra la siguiente distribución.
Puede observarse una cierta asimetría en la distribución del asiento, quizá producido por el cambio de sección que supone la traza asfaltada de la calle Badajoz, punto duro, y que experimenta menor asiento, que la zona ajardinada por la que discurren las vías del tranvía al final de la Avenida Diagonal.
Efectos de los asientos inducidos en superficie sobre el alabeo de las vías
Los asientos inducidos en superficie debido a la ejecución de la mina del colector a desviar, concluyeron en la evolución esperada, sin superación de ninguno de los umbrales definidos para el alabeo, más allá de los puntos de cruce de vías donde se superaba únicamente el primer umbral de forma previa a cualquier actuación; normalmente consustancial en los cruces de vías.
Como puede observarse, ya existían 2 puntos en la vía (alrededor del PK 0+400), coincidentes con uno de los cambios de vía, donde el umbral de aviso, según la norma UNE-EN-13848-5, era ligeramente superado ya en la lectura 0 que se realizó entre diciembre de 2015 y marzo de 2016 antes del inicio de la ejecución del colector.
Durante la ejecución del colector en mina, la evolución del alabeo fue inferior a ±1 mm/m.
