METRO BOGOTA ASOCIACION COLOMBIANA DE TUNELES Y OBRAS SUBTERRANEAS

METRO DE BOGOTA CONSIDREACIONES GEOTECNICAS DE LAS OBRAS SUBTERRÁNEAS ASOCIACION COLOMBIANA DE TUNELES Y OBRAS SUBTERRANEAS NOVIEMBRE 2013

QUIEN ES ACTOS La Asociación colombiana de Túneles y Obras subterráneas ACTOS, organización sin ánimo de lucro , fue fundada en el año de 2002, por un grupo de ingenieros Colombianos expertos en túneles y obras subterráneas en las áreas de Diseño, Gerenciamiento, Interventoría y Construcción y por miembros de la Comunidad Universitaria; es SOCIEDAD CORRESPONDIENTE de la SOCIEDAD COLOMBIANA DE INGENIEROS y desde su fundación ha venido haciendo seguimiento y ha colaborado como grupo Asesor o Consultor de las entidades gubernamentales en los temas inherentes al desarrollo de las actividades subterráneas, participando con el Gobierno Nacional y con entidades de orden Departamental y Municipal en el análisis , estudio y viabilidad de Proyectos de Infraestructura que pretendan utilizar el espacio Subterráneo.

CONSTRUCCIÓN METRO BUENOS AIRES – ARGENTINA 1913

CONSTRUCCIÓN METRO BUENOS AIRES – ARGENTINA 1913

NUESTRA EXPERIENCIA EN METROS URBANOS Durante los seminarios internacionales celebrados por ACTOS en los años 2010 y 2012, se desarrollaron temas específicos referentes a la construcción de Metros. La ALCALDIA DE BOGOTA fue invitada especial a dichos seminarios, participando la Gerencia del Metro de Bogotá y delegados de otras entidades distritales involucradas en este proyecto. En esos seminarios se presentaron ante una audiencia superior a los 300 ingenieros Nacionales y Extranjeros, la mayoría de proyectos de Metro que se encontraban en desarrollo en el mundo, haciendo énfasis en casos históricos sobre los problemas más comunes que se presentan durante la construcción de las obras, las soluciones técnicas innovadoras, los programas de investigación geotécnica y de monitoreo geotécnico, el manejo del agua subterránea, las dificultades encontradas y los riesgos enfrentados, entre otros aspectos. Cabe resaltar las ponencias presentadas por expertos Mexicanos en relación con la construcción del metro de Ciudad de México, que tiene condiciones de suelo similares al de la Ciudad de Bogotá, y los ejemplos sobre la construcción de los metros de Barcelona y Madrid, entre otros.

INVESTIGACIONES GEOTÉCNICAS PARA EL DISEÑO DE UN METRO URBANO El Diseño de un Proyecto de Metro Urbano generalmente involucra estructuras superficiales de magnitudes importantes y túneles con profundidades de hasta de 40 metros, con diámetros mayores a los 4 metros, que en ocasiones pueden superar los 9 metros, como es el caso de las excavaciones subterráneas de las estaciones. Estas obras constituyen un gran reto para la Ingeniería y exigen una gran responsabilidad técnica en la Fase de Diseño, donde la FASE de Investigación y descripción de las condiciones del Subsuelo es un factor fundamental. La fase de investigación es la columna vertebral para la elaboración del modelo Geológico básico, sobre el cual se define el modelo Geotécnico, que debe incluir, entre otros, la descripción del subsuelo, su subdivisión en las diferentes unidades geológicas o zonas homogéneas, la descripción de sus propiedades y características, y la identificación de escenarios potencialmente riesgosos. Los datos del modelo geológico se obtienen con base en un programa de investigaciones Geológicas, Geotécnicas e Hidrogeológicas, que debe ser Planeado y su ejecución Supervisada por Ingenieros Geotecnistas expertos, los cuales deben trabajar en estrecha colaboración con los diseñadores y el dueño del Proyecto. Finalmente, es necesario resaltar que el programa de investigaciones debe estar complementándose permanentemente, incluso durante la construcción de las obras.

CONSTRUCCIÓN INTERSECCIÓN TÍPICA METRO URBANO

Es necesario resaltar que la experiencia mundial en la construcción de Metros Urbanos ha demostrado que la realización de una buena y completa investigación geotécnica, utilizando metodologías claras y rigor científico y evaluando los resultados en los tiempos correctos, reduce de manera sustancial los riesgos de construcción y por ende los costos del Proyecto. En los Términos de Referencia para el Diseño de la Infraestructura Producto Nº 22 para el Diseño Conceptual de la Red de Transporte Masivo Metro y Diseño Operacional, Dimensionamiento Legal y Financiero de la Primera Línea del Metro en el Marco del Sistema Integrado de Transporte Público-SITP- Para la Ciudad de Bogotá, se incluyeron los ensayos geotécnicos para el diseño de las obras de la Primera Línea del Metro de la ciudad, que abarcan los ensayos recomendados para el diseño de un Metro Urbano en un terreno con el de las condiciones de Bogotá. Sin embargo, dentro de las labores a realizar durante la fase de investigación no se incluyó la instalación de inclinómetros, que es recomendable emplazar durante esta etapa de los estudios del Metro, con el objeto de disponer de un registro anticipado de las condiciones del subsuelo, antes de iniciar la construcción de las obras.

INICIO INVESTIGACION GEOTECNICA 2013

COMENTARIOS SOBRE EL PROGRAMA DE INVESTIGACIÓN DEL SUBSUELO 1.- LA PROFUNDIDAD DE LAS PERFORACIONES Una de las principales inquietudes que se nos que plantea es la definición de la Profundidad de las Perforaciones previstas en el programa de investigación geotécnica. De acuerdo con los Términos de Referencia para el Diseño de la Infraestructura (Producto 22) para el trazado subterráneo del Metro se ha previsto efectuar 199 perforaciones de 50 metros de profundidad promedio para un total de aproximadamente 9,950 metros de perforación, estimando cubrir una profundidad que esté en promedio 15 metros a 20 metros por debajo del piso de los túneles y estaciones, aun cuando los espesores de los depósitos cuaternarios a lo largo de ese trazado superan en promedio los 90 metros, e incluyen depósitos de turbas, suelos arcillosos de medios a blandos, depósitos coluviales y arenas. Esta situación nos lleva a concluir que una gran parte de la columna estratigráfica del trazado subterráneo del Metro quedaría sin información, particularmente en el tramo entre el nivel final de la perforaciones previstas y la Roca que subyace los depósitos cuaternarios.

CALCULO PERFORACIONES

PROFUNDIDAD (MTS) ESTACIONES 43.00 TUNEL 50.00

SONDEOS POR ESTACION/ ESPACIAMIENTO SONDEO SONDEOS LONGITUD TOTAL TUNEL( MTS) 90.00 3,870.00 4.00 198.00 9,900.00 116.16

LONGITUD TOTAL PERFORACION A NIVEL 20.00 85.00 GRAN TOTAL

13,770.00 1,700.00

15,470.00

MIN 20 MTS

ESTACIÓN PLAZA DE MAIPÚ SANTIAGO-CHILE

AREA MINIMA= 3.000 M2 VOLUMEN MINIMO = 60.000

ESTACIÓN PLAZA DE MAIPÚ SANTIAGO-CHILE

2.- DESCONOCIMIENTO DE LA COLUMNA ESTRATIGRÁFICA El desconocimiento de la columna estratigráfica incide de manera primordial en el análisis de parámetros fundamentales para el diseño de un Metro Urbano como son el comportamiento de los materiales ante cargas sísmicas y en el largo plazo por efecto del cambio de las condiciones de carga, nivel freático y la influencia de los agentes naturales (atmosféricos, humedad, etc.), que son fundamentales para el análisis tanto de la vida útil del Proyecto como de la afectación a estructuras existentes. En particular nos referimos a la definición y cuantificación de asentamientos totales y diferenciales por consolidación primaria y secundaria del terreno, que se presentan por efecto de la excavación de depósitos con diferentes características de compresibilidad y a la subsidencia regional, que según los reportes presenta ratas de 2 cm/año a 5 cm/año. Esa subsidencia, de acuerdo con los expertos, está asociada al espesor de los depósitos cuaternarios, que como advertimos, no serán totalmente cuantificados ni analizados con perforaciones y ensayos de laboratorio.

3.- INTERACCIÓN DINÁMICA SISMO-SUELO-ESTRUCTURA La interacción Dinámica sismo-suelo-estructura (IDSE) constituye otro de los aspectos fundamentales del diseño de un Metro Urbano. Este aspecto fue de exigencia obligatoria en los diseños de Metros como el de ciudad de México, y es de máxima importancia en el diseño del Metro de Bogotá. La interacción Dinámica sismo-suelo-estructura (IDSE) está asociada con las zonas de transición de la MICROZONIFICACION SISMICA (MZSB) de la ciudad. Para un proyecto como la primera línea del Metro que incluye túneles que alcanzan una longitud aproximada de 20 kilómetros y 22 estaciones con longitudes promedio de unos 300 metros, los factores de amplificación y espectros sísmicos cambian a lo largo de su desarrollo. Se debe destacar que no es aceptable utilizar métodos empíricos para la definición de la interacción Dinámica sismo-suelo-estructura (IDSE). Esta se debe determinar con base en el conocimiento de las propiedades dinámicas de todos los materiales existentes entre la superficie del terreno y la roca subyacente, que no va a ser posible conocer por no disponer de perforaciones de la longitud adecuada y por ende de los ensayos requeridos sobre los materiales.

4.- NIVEL FREÁTICO El abatimiento del nivel freático es otro de los aspectos fundamentales a evaluar. Su modificación en algunos de los depósitos del trazado subterráneo, por efecto de las obras del Metro y del bombeo provisional o definitivo de las aguas de infiltración, pueden incidir en forma pronunciada en las estructuras aledañas, aspecto que en Bogotá ha sido reportado en muchas oportunidades.

CONSIDERACIONES ADICIONALES PARA EL DISEÑO Y LA CONSTRUCCIÓN DEL METRO

DISEÑO 1.- DEFINICIÓN DE ZONAS DE PATIOS Y ESCOMBRERAS La definición de áreas de trabajo y la disposición de los escombros provenientes de las obras del Metro son aspectos fundamentales para su construcción. En este sentido es imperativo definir las Zonas de Patios de Trabajo y escombreras, en donde seguramente se requerirá disponer de grandes volúmenes de lodos, los cuales tendrán que ser tratados y depositados.

ESTACIÓN PRAED STREET – PADDINGTON (1860-1863) LONDRES - ZONAS DE TRABAJO

CONSTRUCCIÓN METRO SANTIAGO – CHILE ZONAS DE TRABAJO

2.- NIVEL FREÁTICO El abatimiento del nivel freático es otro de los aspectos fundamentales a evaluar. Su modificación en algunos de los depósitos del trazado subterráneo, por efecto de las obras del Metro y del bombeo provisional o definitivo de las aguas de infiltración, pueden incidir en forma pronunciada en las estructuras aledañas, aspecto que Bogotá ha sido reportado en muchas oportunidades.

EXCAVACIÓN METRO VALENCIA (ESPAÑA) INSTALACIÓN TBM

3.- MONITOREO GEOTÉCNICO Un aspecto de especial importancia que es imperativo resaltar, es el monitoreo Geotécnico que debe llevarse a cabo previamente a la iniciación de la obras del Metro, durante la construcción del mismo y posteriormente a su terminación. Esta actividad es fundamental en los siguientes aspectos: 1. Monitoreo Previo; requerido para la correcta ejecución y ajuste de los diseños. 2. Monitoreo Durante la Ejecución de las Obras; requerido para la realización de los ajustes del diseño de las obras durante la marcha y para el control de la afectación de la construcción sobre el medio ambiente y las construcciones aledañas, y 3. Monitoreo Post-Construcción; requerido para el control de la afectación de las obras durante la operación del Metro en el aspecto ambiental y en las estructuras aledañas. Los tres monitoreos geotécnicos deben estar apropiadamente diseñados y estructurados, buscando obtener información a nivel topográfico, de esfuerzos y deformaciones, niveles piezométricos, detección de potenciales emisiones nocivas con el medio ambiente, entre otros, la cual se utiliza no solo para medir la afectación de las obras sino para verificar el comportamiento de las mismas en relación con los criterios de seguridad, la respuesta a la metodología constructiva y lo más importante verificar las condiciones de seguridad de la población y las estructuras vecinas.

HORARIOS DE TRABAJO Y TRANSPORTE DE MATERIALES LOS HORARIOS DE TRABAJO, TRANSPORTE DE MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN Y DESECHOS DE OBRA, CONSTITUYEN ASPECTOS FUNDAMENTALES QUE DEBERÁN SER TENIDOS EN CUENTA PARA LA REALIZACIÓN DE LOS TRABAJOS DEL METRO EN TODAS SUS FASES.

CREACION DE LA EMPRESA METRO BOGOTA El Metro de Bogotá constituye una Mega-Obra de carácter Internacional, cuya planeación, diseño, ejecución y operación requieren de un manejo especializado, que por el carácter y dimensión de los trabajos debe ser a su vez independiente y dinámico, con un alto grado de profesionalismo. Su construcción involucra varias áreas de la ingeniería civil, junto con la arquitectura y la sociología. Por esa razón recomendamos que se constituya una entidad independiente que le de un manejo empresarial al Proyecto, que a nuestro juicio debe crearse de inmediato.

MUCHAS GRACIAS POR SU ATENCIÓN

ESTACION METRO DE MEXICO

METRO DE MEXICO