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Excavación

I ncluido dentro del Proyecto de Plataformadel Nuevo Acceso Ferroviario de Alta Veloci-

dad de Levante. Tramo Aspe - El Carrús (El-che, Comunidad Valenciana), la construccióndel Túnel El Murón ha sido llevado a cabo porlas empresas Nortunel, S.A. y Pavasal E.C.,S.A. constituyendo la UTE Aspe – El Carrus.El comienzo de la excavación del túnel se sitúaen septiembre de 2010 dando por concluida laexcavación el 19 de agosto de 2011.

Características geométricasEl Túnel de El Murón comienza en el pk200+430 y finaliza en el pk 202+160, presentan-do por tanto una longitud total de 1.730 m, conun túnel artificial de entrada, entre el pk 200+430y el pk 200+668, de 238 m de longitud, y con untúnel artificial de salida, entre el pk 202+124 y elpk 202+160 de 36 m de longitud . El túnel co-mienza en una curva a derechas de 5.350 m deradio, tiene un tramo recto intermedio de248,426 m de longitud y finaliza en una curva aderechas de 7.250 m de radio. Esto le permiteunas velocidades de diseño máximas de 290km/h al comienzo del túnel y de 350 km/h al finaldel mismo.

Este túnel pre-senta una longi-tud en mina de1.456 m, discu-rriendo a una pro-fundidad máximadesde la superfi-cie del terreno de114 m hasta lacota de rasante,lo que equivale auna altura máxi-ma de recubri-miento sobre laclave en torno a100 m en el eje.Los pk en los quese ubican los dife-rentes tramos delos túneles sonlos expuestos enel Cuadro I.

El túnel tiene86 m2 de secciónlibre, formada poruna bóveda cir-cular truncada de

6,425 m de radio útil, con el centro situado a1,83 m sobre la cota de cabeza de carril, dentrode la cual se dispone de los elementos necesa-rios para la funcionalidad del mismo. Dispone de

dos aceras laterales de 1,63 m de anchura, bajolas cuales se disponen los elementos de drenajede trasdós y las canaletas y conducciones deseñalización y comunicaciones (Fig. 2).

Con respecto al trazado en alzado, el túnelde El Murón comienza con pendiente ascen-dente del 9‰, tiene un punto alto a unos 540m de la boca Norte y finaliza con pendientedescendente del 20‰.

GeologíaLa zona de proyecto se encuentra geológica-mente encuadrada en las estribaciones másorientales de las Cordilleras Béticas. Dentro deesta cordillera, el tramo aquí analizado, se em-plaza en los depósitos tectonizados del domi-nio Subbético Externo caracterizado por lapresencia de Triásico en facies germánicas yun Cretácico margocalcareo. Al sur del Sub-bético se situará la cuenca Pliocuaternaria deElche-Bajo Segura, la cual concentra depósi-tos postorogénicos de composición detríticacontinental.

El trazado en estudio se encuentra entre lostérminos municipales de Aspe y Elche, atravesan-

do transversal-mente la zonameridional delborde noreste dela Sierra de la Te-merosa. Se tratade una Sierra dedirección ONO -ESE ligeramenteplegada en suparte Este haciael Sur. En estepunto la Sierraestá formada porun núcleo demateriales Triási-cos diapirizados,sobre los queaparecen peque-ños retazos demateriales mar-gocalcáreos Cre-tácicos y, de for-ma discordantesobre ellos, los ma-teriales Terciariosy Cuaternarios (verperfil adjunto).

En este artículo se exponen lascaracterísticas, y el método de

excavación del Túnel El Murón de1730 m de longitud, situado en las

cercanías de la ciudad deElche,dentro del proyecto de

construcción de la plataforma delnuevo acceso ferroviario de alta

velocidad de Levante.

Construcción del Túnel de El Murón en la línea de Alta Velocidad de Levante

Palabras clave: AVANCE, AVE, BOCA, DESTROZA, GUNITADO, PARAGUAS,

PERFORACIÓN,SECCIÓN, SOSTENIMIENTO,TRAZA, TÚNEL, VOLADURA.

- Arturo FERNÁNDEZ FERNÁNDEZ, JefeDpto de Estudios (*); Oscar BORRAJO DÍEGUEZ,Ing. de Minas (*); Víctor FERNÁNDEZ FREILE,

Ing. T. de Minas (*). (*) NORTUNEL, S.A.

Ubicado en el tramo Aspe-El Carrús y ejecutado por Nortunel-Pavasal, su longitud es de 1730 m

� [Fig. 1] .- Limitación por voladuras. Boca Sur. Tunel Del Murón.

� [CUADRO I].- Pkde los tramosdel túnel.

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TéctonicaCasi la totalidad de los materiales presentes enesta zona, mesozoicos y terciarios, pueden con-siderarse como prácticamente impermeables.

Desde el punto de vista tectónico regionalel área de estudio se sitúa en la zona externaoriental de las Cordilleras Béticas, situada enel dominio geológico que por sus característi-cas estratigráficas y estructurales se ha deno-minado Subbético Exterior.

Mediante el análisis de mecanismos foca-les de terremotos recientes, se determinó lamagnitud y orientación del estado tensional enel entorno del trazado aquí estudiado.

Se estableció que la zona de estudio ven-dría principalmente marcada por unos esfuer-zos compresivos de direcciones Norte-Sur, consu correspondiente dirección distensiva Este-Oeste. En concreto, la tipología de esfuerzosestará dominada por una falla inversa NNW -SSE. Se trata de la falla de zócalo denominadacomo Falla de Crevillente, la cual absorbe y fo-caliza las tensiones actuales procedentes de lacolisión de la Placa de Alborán, al sur.

Estos resultados ponían de manifiesto quela tensión horizontal principal podía llegar a al-

canzar valores máximos del orden de entre un20% y un 30% superior, dependiendo de laprofundidad, a la tensión litostática (σV), lo quese tuvo en consideración en los cálculos reali-zados donde estaban involucradas las tensio-nes naturales del terreno, especialmente paradimensionar el sostenimiento de los túneles.

No obstante, dada la superficialidad de lostúneles y debido a que en el tramo se seguíade manera general la dirección de tensionesprincipales horizontales, se estimó que estasno afectarían a los túneles, pudiendo conside-rarse como valor de referencia de éstas el mí-nimo, del orden del 50% de la tensión vertical.

HidrogeologíaDesde un punto de vista hidrológico, la zonapor la que discurre el tramo, se enmarca dentrode la Cuenca Baja del Segura, concretamenteen la Cuenca del Vinalopó. Hidrogeológicamen-te, el tramo Aspe - El Carrús no se englobadentro de ningún sistema acuífero específico.

Casi la totalidad de los materiales presen-tes en esta zona, mesozoicos y terciarios,pueden considerarse como prácticamente im-permeables.

Procedimiento constructivo

ExcavaciónEl sistema constructivo utilizado para la excava-ción del Túnel de El Murón es el método con-vencional mediante la filosofía constructiva co-nocida como el Nuevo Método Austriaco. Sehan aplicado sostenimientos basados en hor-migón proyectado, bulones, cerchas y mallazo.La excavación se llevó a cabo mediante explo-sivos, en las zonas de terreno más resistentes,y mediante medios mecánicos (retroexcava-doras con martillo hidráulico) en los terrenosmás blandos y de peor calidad geotécnica.

La excavación se ha realizado en dos fa-ses, dada la sección y terrenos atravesadospor el túnel:

• Avance: La sección de excavación deesta fase tiene una altura desde clave de6 m, suficiente para la correcta movilidadde la maquinaria necesaria, esta fase seejecutó hasta calar el túnel.

• Destroza: Esta fase se comenzó cuandose caló el túnel en sección de avance. Laexcavación de la destroza se llevó a caboa sección completa o en bataches (en fa-

� [Figura 2] .- Definición geométrica del Túnel de El Murón. � Inicio del Túnel de El Murón. Boca Sur.

� Inicio del tunel de El Murón en el tramo Aspe-El Carrús. � Frente e interior del tunel de El Murón en su boca sur a 105 m.

Túnel del Murón.MONT_ Maqueta art Geocontrol 07/12/11 15:11 Página 28

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ses), dependiendo del tipo de sostenimien-to que se llevase en avance es ese tramo.

SostenimientoEn cada pase de excavación, se coloca el sos-tenimiento previsto (hormigón proyectado, bu-lones, cerchas y mallazo) con ayuda de robotsde gunitado, jumbos y plataformas elevadoras.

En el Cuadro II se indican los metros de ex-cavación realizados en cada tipo de sosteni-miento, expresados también en porcentajes.Asimismo en el Cuadro III se muestran los tiposde sostenimiento según la calidad de la roca.

Maquinaria empleadaLa maquinaria utilizada para la construcción deltúnel, teniendo en cuenta que el túnel se atacópor dos bocas, es la siguiente:

• 1 Jumbo de 2 brazos de perforación,Sandvik Axera T08 S-290C.

• 1 Jumbo de 3 brazos de perforacion,Sandvik Axera T-11 DATA 315.

• 1 Robot de gunitado, modelo Putzmeis-ter Sika 500.

• 1 Robot de gunitado, modelo Putzmeis-ter Wektret WKM 103.

• 1 Pala cargadora Liebherr L 566 2plus2.• 1 Pala cargadora Fiat Hitachi W190.• 1 Retroexcavadora Hitachi Zaxis 350.• 1 Retroexcavadora New Holland 265.

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� [Cuadro II].- Metros excavados s/sostenimiento.

� [Cuadro III].-Tipos desostenimientoen funciónde la calidadde la roca.

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• 2 dúmperes Bell B30D.• 5 camiones dúmper Mercedes Actros

3341.• 4 Manipuladora telescópica tipo Manitou

MRT 1432 con estabilizadores y cestaportapersonas.

• 2 Ventiladores de 90 KW.• Equipos de presión, bombas, casetas y

resto de maquinaria auxiliar.

Proceso de ejecuciónEl Túnel del Murón se excavó atacando porlas dos bocas, denominadas Boca Sur y BocaNorte. Las principales dificultades de la exca-vación de esta obra subterránea fueron las si-guientes:

• Limitación de la carga operante de lasvoladuras por problemas de vibracio-nes, debidos a la existencia de núcle-os de población cercanos a la trazadel túnel.

Esta limitación afectó en los trabajos de ex-cavación en la boca sur, que pasaba cerca dela Urbanización Montesol. La solución pararespetar siempre los límites de vibraciones ypara tener una producción satisfactoria consis-tió en la utilización de detonadores no eléctri-cos, con un máximo de 2 detonadores por nú-mero, de cordón detonante de bajo gramaje yrebajar la carga operante de cada barreno.

Mediante el sismógrafo (Vibracord Plus) secontrolaron las vibraciones de todas las vola-duras realizadas en el tramo afectado, mante-niéndose siempre por debajo del límite marca-do por la Norma UNE 22-381-93.

También se estudió la posibilidad de utilizardetonadores electrónicos, para secuenciarmás la voladura y así rebajar la carga operan-te, pero finalmente no fue necesario

• La traza de túnel discurre por debajode la carretera CV-84 que une Elchecon Aspe, con una cobertera minimade 10 m.

La excavación de este tramo (70 m de lon-gitud) presentó gran dificultad debido a la es-

casa la montera existente, llegando a un míni-mo de 10 m entre la clave del túnel y la carre-tera CV-84.

Para llevar a cabo la excavación de estazona con la mayor seguridad posible, se per-foraron 7 paraguas pesados, formados por 37micropilotes de 88,9 mm de diámetro y 12 mde longitud que posteriormente fueron inyec-tados, y se empleó un sostenimiento pesadoformado por cerchas TH-29 con pata de ele-fante y 23 cm de hormigón proyectado con fi-bras de acero.

• Aparición de una falla en el Pk200+913, que da lugar a un cambio delitología y por consiguiente del tipo desostenimiento.

En la excavación del Túnel de Murón des-de la Boca Norte, se esperaba la existencia deun contacto geológico entre dos tipos de te-rreno de distinto comportamiento mecánico.Por un lado, en la boca norte se encontrabanmargas yesíferas triásicas, unidad TRm, (co-rrespondientes principalmente a margas yesí-feras abigarradas de tonalidades rojizas, ver-dosas, moradas y grises asimilables al Keuperque, por lo general, presentan una compaci-dad media-alta) de excavación mecánica, ypor otra parte se llegaría a unos Conglomera-dos muy cementados y areniscas, unidad Tca

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� Perforación del paraguas de micropilotes en el frente de laboca norte a 220 m del emboquille. � Frente del túnel en la boca norte a 40 m de la entrada.

Gunitado de los hastialesen el frente dela boca sur del

túnel.

� Vista aérea de la boca norte del túnel.

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(un paquete de composición muy heterogé-nea, con niveles areniscosos, conglomeráticosy otras veces más o menos margosos, conuna resistencia de la matriz rocosa alta y quese encuentran poco fracturados), cuya exca-vación requiere el empleo de explosivos.

Para atravesar este contacto se definieronlos siguientes tratamientos especiales:

- Perforación de un paraguas pesado inte-rior en el pk. 200+913 (comienzo del con-tacto) formado por 37 micropilotes de88,9 mm de diámetro y 12 m de longitud.

- Sostenimiento, durante los siguientes 21metros, formado por cerchas HEB-180con pata de elefante y 25 cm de hormi-gón proyectado con fibra de acero.

Previamente, para determinar exactamenteel pk del contacto, se perforaron varios sonde-os de exploración, de 14 metros de longitud,en el frente de excavación.

Una vez superada esta zona se pasó de laexcavación mecánica a la excavación median-te perforación y voladura.

Rendimiento y consumosLa excavación del túnel se inició por la BocaSur a mediados del mes de Septiembre (sec-ción de avance) y finalizó su excavación a fina-les de Mayo con un volumen total de excava-ción de 43.979,58 m3 y 753,84 metros linea-les ejecutados de túnel, obteniendo un rendi-miento en la excavación de avance de 5,25m/dia.

La excavación de la Boca Norte (secciónde avance) se inició un mes más tarde, a me-diados del mes de Octubre y finalizó a finalesde Mayo coincidiendo el cale de ambas bo-cas. El volumen de excavación por este frentefue de 44.703,33 m3 y una longitud final de702,45 metros, con un rendimiento de 5,05m/dia.

La excavación de la destroza se inició a fi-nales de Mayo por ambas bocas y finalizó el10 de Agosto. El volumen total de excavaciónde la destroza ha sido de 92.472,38 m3, obte-niéndose unos rendimientos de excavación endestroza de 13,5 m/dia.

En el Cuadro IV se facilitan una serie dedatos referidos a consumos globales en la ex-cavación y el sostenimiento del túnel.

v

� Colocación del paraguas de micropilotes a 200 m de la boca norte. � Tareas de ensamblaje y colocación de cerchas en el frente norte.

Tuberíasoplante de

ventilación alfinal del túnel

del Murón.

NORTUNEL, S.A.Elcano, 14 • 48008 Bilbao

%: 944 240 835 • Fax: 944 436 991E-mail: info@nortunel.comWeb: www.nortunel.com

i

� [Cuadro IV].-Consumosglobales enla excavacióny elsostenimientodel túnel.� Gunitado tras la colocación de las cerchas

antes de proceder al siguiente pase.