La ejecución de hincas submarinas. Caso práctico: el emisario de Xagó

Alberto González Fernández1, Benigno Antuña Álvarez2, César Murias Pérez3

1,2 Ingeniería BALCE Subsuelo y Microtúneles 3 Consejero de Ingeniería BALCE Subsuelo y Microtúneles

albertog@balce.es beniantuna@balce.es cesarmurias@balce.es

Introducción El Proyecto “Emisario Submarino de Xagó para el saneamiento de las aguas residuales de Avilés, Castrillón, Corvera y Gozón”, promovido por la Confederación Hidrográfica del Cantábrico y ejecutado por Fomento de Construcciones y Contratas entre 2007 y 2009, incluía, como parte sustancial del mismo, un largo tramo de emisario a ejecutar en hinca mediante la tecnología de Escudo cerrado. Esta hinca fue realizada por Microtúneles Sonntag Ibérica.

Las características tanto geométricas como geológicas, junto con algunos recursos técnicos novedosos aplicados y los buenos parámetros de operación y calidad obtenidos, hacen de este tramo una realización muy sobresaliente en tanto que obra de hinca de tubos, y sobre todo dentro de la especialidad de su aplicación a la construcción de emisarios submarinos.

Se resumen los aspectos más importantes, destacando los que tienen alguna singularidad o son menos convencionales.

Características generales del proyecto

Trazado

La figura 1 muestra el perfil de la obra adjudicada. Consistía en dos tramos rectos de hinca, que partían de un único pozo de ataque a realizar en la Playa de Xagó, en direcciones opuestas:

- El tramo terrestre, de unos 420 metros de longitud y 2 % de pendiente, hasta el pozo de conexión con la EDAR.

- El tramo submarino, de 1.323 metros de longitud y 5 mm/m de pendiente (0,5%), que desembocaría en la fosa de recepción, a cota de rasante -17,72 m.

Ambos tramos eran rectos, de diámetro útil 1.800 mm y diámetro externo 2.400 mm.

El Pozo de Ataque tenía unos 19 metros de profundidad, de los cuales unos 13 en roca. La cota del eje de hinca en el arranque del tramo submarino era de – 10,5 m aproximadamente.

Figura 1. Perfil longitudinal de proyecto

Esta disposición fue modificada según lo reflejado en la figura 2.

El pozo de ataque fue alejado de la costa, sacándolo de la playa y llevándolo a la misma pequeña meseta donde se ubica la EDAR, quedando a unos 140 metros de ésta. El pozo pasó a tener entonces una profundidad de excavación de unos 15 metros, prácticamente en suelos.

El único tramo de hinca resultante se proyectó como dos segmentos rectilíneos conectados por un acuerdo de arco circular tangente a los mismos en la alineación vertical. El radio del acuerdo es de 10.000 metros; y las pendientes de los tramos rectos son, respectivamente, 2,5 % y 0,3%. La longitud total prevista es de 1.339 m, es decir, ligeramente mayor que la del tramo submarino primitivo (1.323 m). El punto previsto de detención de la hinca, aunque más próximo a la costa que en el proyecto anterior, ya tiene un recubrimiento somero y constituido prácticamente por materiales granulares.

Figura 2. Perfil longitudinal modificado

Con esta nueva disposición se consigue:

- Ante todo y como objetivo fundamental, disponer de un área para Pozo de Ataque y Plaza de trabajo amplia y de mucho mejor acceso.

- Evitar toda interferencia entre el desarrollo de la obra y el uso absolutamente normal de la playa de Xagó.

- Mantener las recomendaciones de trazado, en cuanto a un determinado recubrimiento mínimo de roca y valores límites de pendientes.

- Evitar una maniobra de desemplazamiento y nuevo emplazamiento de la microtuneladora.

- Pozo de ataque más sencillo.

- La cota del eje de hinca, en el arranque del tramo submarino, es de -0,8 m (en vez de -10,5 m), lo que puede facilitar determinadas operaciones, según el método de rescate que se diseñe para el rescate de la microtuneladora.

Geología y parámetros geotécnicos

La geología esperada según el Proyecto se resume en el perfil recogido en la figura 3. La realidad experimentada en la hinca estuvo en buen acuerdo con el mismo.

Figura 3. Perfil geológico

Los primeros 1.000 m aproximadamente discurrían por rocas fundamentalmente calcáreas (calizas arcillosas y pizarras de la Fm. “La Ladrona”; dolomías y calizas de la Fm. “Nieva”), pertenecientes al denominado grupo Rañeces del Devónico. Estos materiales tenían baja abrasividad (del orden de 1,3 Cerchar). Su resistencia a la compresión simple esperada era del orden de los 350 kp/cm2 (dolomías) y de 900 kp/cm2 (calizas) según muestras de roca sanas ext raídas de superficie, si bien en la perforación se comportaron en general como roca poco o medianamente resistente.

A partir de los 1.000 m aproximadamente se entraba en las areniscas y limolitas de la Fm. “Furada” del Silúrico, con un alto índice de abrasividad (> 4 Cerchar), para alcanzar a partir de los 1.330 m la cobertera granular de gravas y arenas silíceas que ocuparían parcial o totalmente la sección del túnel.

El buzamiento de la estratificación a partir de los 600 m tiende a ser perpendicular al eje del túnel. Esto podría significar una alta afluencia de agua al anular del túnel (sobre todo en la zona de areniscas, más permeables que las calizas) y dificultar las maniobras de inspección y cambio de discos.

Equipos empleados

Largas distancias: electricidad

La alimentación eléctrica de la tuneladora (que concentra unos 500 kVA de potencia instalada) no puede hacerse a las tensiones habituales de 400 ó 1.000 V, ya que para mantener la caída de tensión dentro de los márgenes reglamentarios obligarían a emplear un cable conductor de sección prohibitiva.

Se instaló en superficie un transformador para elevar a 6.000 V los 400 V suministrados por el generador. A 200 m por detrás de la microtuneladora, dentro del túnel, se instaló otro transformador para convertir los 6.000 V en 1.000 y 400 V, de acuerdo a las necesidades del accionamiento principal, bomba de extracción y otros motores.

Largas distancias: circuito de lodos

Para vencer la pérdida de carga manteniendo la velocidad de circulación necesaria para el transporte de detritos, la línea de extracción equipaba tres bombas Warman de 132 kW, en vez de las dos que suelen ser habituales. La bomba adicional se montó 600 m por detrás de la microtuneladora. Se controla y alimenta a través de su propio variador de frecuencia.

La bomba de alimentación era también una Warman 132 kW.

El diámetro de las líneas de lodos es de 200 mm.

Se empleo una estación separadora Schauemburg MAB 400, capaz de tratar hasta 400 m3 hora. Para la gestión de los lodos provenientes de los tanques de la estación separadora se utilizaron balsas de decantación.

Largas distancias: elementos de empuje

- El módulo 4 del conjunto tunelador es la Estación telescópica recuperable, dotada de 4 cilindros de empuje, capaces de suministrar en conjunto 250 kN a 450 bar. Carrera 100 mm.

- Estaciones Intermedias No Recuperables (EINR). Cada una va equipada con 16 cilindros (7 estaciones), o bien 12 cilindros (6 estaciones), suministrando 700 kN aprox. por cilindro a 450 bar. Carrera: 300 mm. Se dispusieron en total 13 EINR. La más adelantada, ocupando las posiciones 13 y 14 de la sarta de tubos, es decir, a 31,2 metros detrás de la cola del conjunto tunelador. Las siguientes, espaciadas a 102 m como media (entre puntos medios de las mismas), lo que equivale a intercalar 41 ÷ 42 tubos normales entre cada dos EINR. Espaciado mínimo: 32 tubos; máximo: 53 tubos.

- Estación principal de empuje. Dotada de 4 cilindros, con una capacidad conjunta de 1.400 tn a 450 bar. El intervalo entre la última EINR y esta Estación Principal ha sido de 57 tubos = 137 m.

Sistema y procedimiento de lubricación

Para la lubricación del túnel se utilizó un sistema de lubricación automática con 82 cajas automáticas de lubricación. El esquema de funcionamiento se ilustra en el esquema adjunto (figura 4):

Figura 4. Esquema de funcionamiento del sistema de lubricación

La mezcla bentonítica se prepara en un mezclador situado en superficie. Además de bentonita, en la elaboración de la mezcla se utilizaron otros aditivos para mejorar las propiedades de ésta; concretamente, se utilizó un protector de la mezcla para evitar su degradación por el agua salada, un componente que mejora las propiedades de lubricación y un gel para evitar pérdidas en el sobrecorte.

Cada caja está conectada al contenedor de mando a través de un cable de comunicación de señales, a un compresor por una línea de aire para accionar las válvulas y a la bomba de bentonita por una tubería metálica de 1”.

Desde el contenedor de mando, el Operador puede establecer ciclos automáticos de lubricación, seleccionando para cada caja los inyectores que va a utilizar, el orden en que entrarán en servicio y el tiempo de inyección.

Una vez activado el ciclo, la bomba bombea la mezcla por la línea de 1” al túnel inyectando en los puntos seleccionados y en el orden establecido.

Sólo está abierto un inyector al mismo tiempo mientras se bombea; por eso un factor clave es establecer correctamente el tiempo de inyección por inyector.

Lógicamente, a medida que progresaba la hinca el tiempo de inyección por inyector se fue modificando de acuerdo con la longitud avanzada a fin de que un ciclo completo de inyección de todo el túnel se completara en un tiempo razonable.

La disposición de los puntos de lubricación fue la siguiente:

- Orificios de lubricación (inyectores):

Los Tubos de Hormigón (TH) que van dotados de orificios de salida de bentonita (3 inyectores/TH, colocados en un mismo círculo, a 120°) son la tercera parte de los TH. Se han dispuesto en las posiciones múltiplo de 3. Un total de 193 TH con inyectores. Además, las EINR también tienen orificios de inyección.

- Cajas de conexión y distribución para lubricación automática. Se han colocado un total de 82 cajas, con el siguiente criterio:

o Las primeras 5 cajas, en posiciones múltiplo de 3.

o Las siguientes, hasta el TH número 345, cada 6º TH, es decir dejando 5 TH libres entre cajas consecutivas. Además, se colocan dos cajas inmediatamente antes y después de cada EINR.

o Las restantes, desde TH 345 hasta el final, cada 12 TH. Además, siempre debe haber una caja justo detrás de cada EINR.

Tubos de hormigón

En las especificaciones de los tubos se ha buscado asegurar estanqueidad, resistencia y duración. Para la operación de hinca son de importancia capital los dos primeros. Destacamos los siguientes aspectos, por ser poco convencionales.

- El extremo macho de la conexión macho-hembra lleva dos juntas elastoméricas: la habitual, de tipo delta, asentada en una canal fresada; y además una junta frontal de tipo bloque, que va dispuesta contorneando la periferia externa de la sufridera. La misión de esta segunda junta es prevenir el ingreso al interior del túnel del agua que eventualmente pueda filtrarse a través del contacto virola- hormigón del extremo hembra. La presión de garantía a soportar en ensayo de estanqueidad es de 3 bar.

- Se optó por un espesor de pared de 300 mm, con lo que para el diámetro interno nominal de 1.800 mm se tiene un diámetro externo de 2.400 mm (en vez de 2.200 mm que prevé el diseño convencional). El armado es según la especificación de Clase V de ASTM C- 76.

En consecuencia, el empuje máximo a que puede someterse la tubería, según el método de cálculo definido por la norma UNE-EN 1916, para un hormigón de resistencia específica fck = 500 Kp/cm2, es de 26.010 kN = 2.600 t aproximadamente, es decir muy superior a la fuerza de empuje disponible en cualquiera de los dispositivos del equipo hincador (del orden de 1.400 t). Y esto, en las condiciones realmente conservadoras a las que se refiere dicho cálculo, que como es sabido presupone una distribución de cargas de tipo triangular, en la que un extremo del diámetro está justo con carga nula mientras que el opuesto recibe una presión limitada a 0,6 x fck = 300 Kp/cm2.

La curva de diseño de la hinca, con su radio de R = 10.000 m, no supone en este sentido ninguna exigencia adicional, ya que el pequeño ángulo entre tubos consecutivos (0,014°) implica un diferencial de abertura de sólo 0,58 mm entre las generatrices superior e inferior del túnel, absolutamente despreciable y absorbible por la compresibilidad de la sufridera.

En suma, se puede emplear la fuerza de empuje disponible sin temor a dañar los tubos. Esto significa en la práctica ciertos ahorros de tiempo, ya que permite desplazar de una vez largas secciones de túnel, activando sólo parte de las estaciones existentes.

Por otra parte, la resistencia reforzada que aporta este diseño tiene una gran importancia práctica en cuanto a la seguridad de la operación de hincado, porque minimiza uno de los riesgos con consecuencias potencialmente más graves en hincas en roca: la rotura local del tubo por acuñamiento, entre paredes y tubo, de lajas de roca desprendidas de la clave. Este fenómeno, relativamente frecuente y que no puede prevenirse mediante ninguna contramedida operativa, es más peligroso en este tipo de microtuneles.

Igualmente, la gruesa pared de los tubos contribuye a prevenir la fisuración longitudinal que a veces se produce, generalmente por acumulación de materiales en el anular.

- Los anillos de reparto o sufrideras tienen un espesor de 22 mm y son de pino sin nudos, más compresible que el aglomerado, para evitar acumulación de tensiones en caso de un contacto con diferencial de apertura sensiblemente mayor del teórico, por curvas no planificadas o por falta de paralelismo entre caras.

Módulos que constituyen la microtuneladora y su back-up. Módulo para rescate independiente.

La gran longitud de la hinca y las características geológicas de la misma han aconsejado constituir la microtuneladora y su back-up tal como se indica en la figura 5. Se describe a continuación, destacando los aspectos relacionados con la estanqueidad en la operación cotidiana y en la maniobra de rescate.

Se trata de una disposición que consta de cinco módulos, cada uno de los cuales se enchufa a presión en el que le precede según el esquema macho - hembra habitual y conocido, en que se consigue la estanqueidad de la unión por medio de juntas tóricas.

Figura 5. Disposición de la microtuneladora

Los módulos son:

Módulo 1: Tuneladora propiamente dicha. Al ser un escudo cerrado, el contacto con el agua marina queda circunscrito a las cámaras de excavación y succión. Las dos tuberías de D = 200 mm (alimentación y retorno) que comunican estas cámaras con el Pozo de Ataque, a lo largo del túnel, pueden cerrarse mediante el juego de válvulas del circuito de lodos, ubicadas dentro de este módulo; y también pueden obturarse con brida ciega en el punto que convenga dentro de la sarta a rescatar.

Se puede acceder a la cámara de excavación, para inspección o para cambio de herramientas, a través de un paso de hombre, que normalmente está obturado mediante dos puertas estancas consecutivas. Previamente hay que reconocer las condiciones de presión y afluencia y, eventualmente, presurizar el recinto.

Módulo 2: Contiene grupo o grupos electrohidráulicos de accionamiento de la rueda de corte y, según modelos, de activación de estaciones intermedias de empuje. Es un tubo abierto por ambos extremos, sin mamparo alguno de cierre.

Módulo 3: Cámara hiperbárica. Necesaria para asegurar, en caso de que no sea posible de otro modo, el acceso a la rueda de corte. Debido a su funcionalidad en tal sentido, está dotada de puertas herméticas en ambos extremos, que la convierten también en estanca frente al agua a la hora del rescate, si bien en este caso no se ha hecho uso de esta característica.

Módulo 4: Estación telescópica. Se trata de una estación de empuje recuperable, cuyo uso se recomienda en hincas largas y en determinadas circunstancias geotécnicas, a fin de disponer de una fuente de fuerza muy próxima a la rueda de corte. La unidad empleada en este caso sirve además de alojamiento a algún equipo auxiliar, y, sobre todo, ha sido equipada con un mamparo trasero de cierre con puerta estanca, la cual abre hacia el lado tierra.

Módulo 5: Módulo de cierre para rescate independiente. Juega un papel fundamental en el concepto de rescate empleado en este caso, y que es diferente de lo habitual, por lo cual se ha diseñado especialmente. El objetivo al que responde es: permitir la recuperación del conjunto tunelador antes de, o en paralelo con, el desmontaje del interior del túnel, en vez de esperar a finalizar dicha tarea, como se hace habitualmente. Esta táctica resulta muy interesante en emis arios largos porque el desmontaje del túnel es una operación que ocupa bastantes semanas; además, hay que tener en cuenta que el rescate sólo puede hacerse en condiciones marítimas favorables; por tanto, si no se aprovechan los momentos propicios, se corre el riesgo (dependiendo de la época del año en que se acabe la hinca), de que la recuperación se retrase muchos meses incluso después de terminado el desmantelamiento del túnel, como ha ocurrido en bastantes ocasiones.

Lo que aquí se consigue es: recuperar tempranamente el conjunto 1+2+3+4, en una operación única, separándolo del módulo 5 sin necesidad de inundar el túnel (aunque sí se debe llenar previamente de agua el interior del módulo de rescate), y actuando dicho módulo 5 como elemento de cierre del túnel hasta finalizar el desmontaje de éste. Terminado el desmantelamiento, se procede finalmente a inundar el túnel para igualar presiones y a recuperar a su vez el módulo de cierre.

Para cumplir estas misiones el módulo 5 incorpora (ver figura 6):

- Un mamparo de presión, calculado para resistir el empuje hidrostático, y dotado de puerta practicable. En realidad, se ha previsto una puerta de dos hojas, que abren una hacia tierra y otra hacia el mar, soportadas por el mismo mamparo, para mayor seguridad ante el juego de presiones en sentidos opuestos.

- Un juego de cuatro cilindros hidráulicos, cuya culata se apoya en una arandela ecuatorial y cuyos pistones actúan sobre el mamparo de cierre del módulo 4, de tal modo que al abrirse, expulsan el conjunto 1+2+3+4 hacia el mar.

- Un juego de cuatro cilindros hidráulicos, montados en oposición a los anteriores. Al abrirse, empujando contra el frontal del tubo de hormigón delantero, obligan al propio módulo 5 a separarse hacia el mar, para su rescate.

- Un panel lateral de conexiones hidráulicas, destinado a recibir las mangueras de conexión (conectadas por un buzo) con un grupo hidráulico de superficie.

- Un conjunto de pasamuros en el mamparo de presión, permitiendo el paso en condiciones estancas de todas las canalizaciones maquinaria-tierra.

Figura 6. Módulo de cierre para rescate

De no usarse este sistema, la operación de rescate del conjunto sólo podría realizarse después de desmontado todo el túnel y llenado de agua hasta igualar presiones con el mar. El mamparo de presión en la trasera de la estación telescópica sería también necesario.

En el proyecto Xagó, el método expuesto permitió recuperar el conjunto tunelador el día 12- agosto-09, sólo 14 días después de terminar la excavación, pudiendo llevarlo sin dilación a otro proyecto.

Sistemas de guiado

Se emplearon dos sistemas de guiado:

a) Geo-Laser VL80.

Sistema convencional para hincas rectas y hasta longitud 500 m (límite de este modelo). Se utilizó hasta los 200 m.

Figura 7. Sistema de guiado Geo-Laser

b) SLS-RV Plus de VMT.

Este sistema, comercializado por la casa alemana VMT, ofrece información constante sobre la posición y dirección de la microtuneladora, mediante mediciones directas, sin necesidad de detener la hinca para efectuarlas.

Figura 8. Sistema de guiado SLS-RV Plus

El guiado se obtiene a través de un rayo láser visible, que se emite desde un Láser Teodolito motorizado instalado en el túnel y que por tanto se mueve junto con los tubos, y que incidirá sobre la diana fotosensible.

El funcionamiento del sistema es automático, de manera que la estación Láser realizará medidas destinadas al conocimiento de su propia posición, y basándose en ella determina también la posición y la tendencia de la diana, y por consiguiente, la posición y la orientación de la microtuneladora.

Figura 9. Medición sistema SLS-RV Plus

Esta información se muestra en el monitor de un ordenador, ofreciendo al Piloto la posición en la que se encuentra la microtuneladora respecto al trazado nominal, junto con las tendencias y desvíos angulares.

Se realizaron mediciones de control, para eliminación de las imprecisiones que pueda acumular el sistema, cada 80/90 m aproximadamente, las cuales fueron efectuadas por Ingenieros de VMT. Además en obra se contaba con un punto de acceso a internet para que desde la casa central de VMT en Alemania pudieran supervisar el funcionamiento del sistema en tiempo real.

Prevención de inundaciones

- Se ha evitado el uso de mangones flexibles para la tubería de retorno de lodos en el interior de las Estaciones Intermedias, como elemento para absorber los cambios de longitud, sustituyéndolos por tubos telescópicos. Se evita así el riesgo de rotura de algún mangón por erosión.

- Se dispone de un sistema de achique del túnel, constituido por cinco bombas de achique escalonadas. La primera se coloca detrás del quinto modulo de la microtuneladora y el resto repartidas por el túnel cada 300/400 m. En estos puntos se sitúan tabiques metálicos en forma de media luna para constituir arquetas de retención y toma de la etapa siguiente. Es decir, cada bomba impulsa el agua hasta la arqueta siguiente, y la última, al exterior del túnel.

- Para prevenir una posible inundación del túnel desde el Pozo de ataque (por ejemplo en caso de lluvia torrencial y/o fallo o insuficiencia de las bombas de achique del pozo) se preparó una tapa de emergencia, que se colocaría en la cola del último tubo, presionándola con el anillo de empuje.

Ejecución

Tiempos y rendimientos

Hitos y duraciones de etapas principales

Fecha inicio trabajos implantación: 23/10/08 Implantación y montaje: De 23/10/08 a 31/10/08 -------- 9 dn (días naturales) Perforación: De 01/11/08 a 29/07/09 ------- 270 dn Desmontaje con rescate: De 30/07/09 a 29/09/09 ------- 61 dn Fecha finalización trabajos microtunelación: 29/09/09 Fecha rescate equipos: 12/08/09 (12 dn después de fin de perforación) Duración total operaciones: 340 dn

Gráfico 1. Distribución porcentual de las etapas principales

Etapa de perforación

Duración total .................................................................................................. 270 dn Festivos y descansos .......................................................................................... 16 dn Días no operativos causas externas ................................................................. 20 dn Días operativos .................................................................. 234 dn (equiv. a 468 T) (Turnos de 12h)

A dos turnos .................................................. 68 dn (equiv. a 136 T) A un turno.................................................... 166 dn (equiv. a 166 T)

Turnos de trabajo.............................................................................................302 T Empleados en Cambios de Herramientas ............................................. 9 dn (18 T)

3%

79%

18%

DISTRIBUCIÓN PORCENTUAL ETAPAS PRINCIPALES

Implantación ymontaje

Perforación

Desmontaje conrescate

Id. mediciones sistema guiado curva................................................... 15 dn (30 T) Turnos para avance .........................................................................................254 T

Avance medio / Turno avance = 1.390/254 = 5,47 m/T Avance medio / Turno trabajo = 1.390/302 = 4,60 m/T Avance medio /día operativo = 1.390/234 = 5,94 m/día Avance medio /día calendario = 1.390/270 = 5,15 m/día

Tasa de tiempo natural disponible para trabajo = 302 T/468 T = 64,5 % Tasa de tiempo natural dedicada al avance = 254 T/468 T = 54,3 %

Gráfico 2. Distribución porcentual de los turnos de perforación

Desglose mensual y comentarios

- El gráfico 3 muestra el avance mensual y el acumulado.

Gráfico 3. Avance mensual y acumulado

- El rendimiento horario en los tres primeros meses, referido a los turnos operativos, se movía en el rango 5,9 - 7,4 m/12 horas, de tal modo que al final de dicho período se habían hincado 740 m (53,2 % del total), a pesar de que en diciembre y enero hubo un relativamente bajo aprovechamiento del calendario, por fiestas y por causas externas. Se tomó entonces la decisión de suprimir el segundo relevo, a fin de no correr el riesgo de llegar al punto de salida antes de que estuviese terminada la fosa de recepción. Sólo se restauró en los últimos diez días.

Gráfico 4. Rendimiento turno de avance

- El gráfico 5 muestra, mes a mes, la fracción de tiempo de calendario destinado a avance; es decir, el cociente entre el número de turnos que fueron dedicados a avance en el mes y el número de turnos teórico posible del mes (p. ej., febrero = 28 x 2 = 56 turnos teóricos).

Gráfico 5. Tiempo de calendario destinado al avance

- En el gráfico 6 se muestran conjuntamente la información del punto anterior y la evolución mensual del rendimiento por turno destinado a avance. Se observa cómo guardan cierto paralelismo, dentro de la tendencia lógica a disminuir con la longitud. Es decir, a mayor continuidad, mejores rendimientos. Se explica por los tiempos muertos al inicio y fin de turno, y también por la mayor resistencia que opone la sarta a moverse cuando ha estado detenida, sobre todo en longitudes largas y en terrenos granulares, lo que obliga a un mayor empleo de las estaciones intermedias.

Gráfico 6. Comparativo rendimiento – tiempo de avance

- Los relevos empleados en cambio de herramientas (discos y rascadores) fueron 18, divididos en dos grupos, suponiendo un 5,9 % sobre los 302 turnos de trabajo. Fue posible obtener esta repercusión, que puede calificarse de moderada, gracias a que se pudo evitar la presurización del frente.

- Se llevaron a cabo 15 mediciones especiales del túnel, cada 80 metros, para comprobación y eventual corrección del sistema de guiado en curva, las cuales consumen prácticamente un día completo, con un impacto total del 10 % del tiempo de trabajo.

Cambios de discos

Se efectuaron sustituciones de discos y rascadores en dos operaciones: la primera, cuando se llevaban 979 metros, y la segunda, a los 1.272 metros. El consumo total fue de: 13 discos iniciales + 25 sustituidos = 38 discos = 2,73 discos/100 m de túnel. El ritmo de desgaste, aunque moderado, fue muy superior en el último tercio de la hinca, en que predominaban materiales silíceos.

En ambas operaciones de sustitución, el aviso de la probable necesidad de proceder al cambio vino de la mayor fuerza de empuje contra el frente a que había que someter la rueda de corte para mantener una tasa aceptable de penetración instantánea. En estas circunstancias es necesario ante todo confirmar mediante inspección visual la condición de desgaste de las herramientas y descartar otros posibles problemas del cabezal.

Es necesario tener en cuenta que, aún disponiendo del know-how y todos los medios para presurizar la microtuneladora, siempre será preferible, y no sólo por razones económicas, realizar cualesquiera operaciones de inspección y mantenimiento bajo presión atmosférica, siempre que se pueda garantizar que no entrañen peligro para el personal.

En primer lugar se comprobó si era posible, sin emplear sobrepresión, el acceso humano a la cámara de excavación para inspeccionar las herramientas de corte. Para ello se evaluó la afluencia de agua freática a dicha cámara y se verificó la posibilidad de mantenerla desaguada por medio de la bomba regulable de la línea de extracción de lodos o incluso de un sistema de achique auxiliar de menor capacidad. Se dispone para estas comprobaciones de un manómetro que mide la presión en la cámara y de un grifo compensador situado en la puerta de acceso. No se abre dicha puerta hasta haber medido el ritmo de ascenso del agua en la cámara, con desagüe cerrado, y de descenso de la misma en función del caudal de bombeo de desagüe aplicado. Tras apertura del grifo mencionado, sin que salga agua, ya se puede abrir la puerta de inspección.

Para cambiar discos o en general para cualquier labor que requiera presencia prolongada en la cámara de excavación, sin presurizar, se limitó la afluencia admisible a un valor que garantiza que se dispone de tiempo para la evacuación del personal incluso en caso de detención total del desagüe, para seguridad

total. Y además de esto, se prescribió el examen del frente de arranque, para comprobar que ofrezca condiciones de estabilidad.

En el caso de Xagó, en el primer cambio de discos se vio que todo el frente era rocoso, por lo que se pudo proceder al cambio en condiciones atmosféricas, ya que también se cumplían los requisitos hidrológicos. Por el contrario, al inspeccionar para el segundo cambio se encontró un frente mixto con peligro de derrumbe. Como era una zona de terreno cambiante se optó por continuar unos pocos metros más esperando encontrar mejores condiciones geológicas, como de hecho sucedió, pudiendo también ejecutarse la sustitución de herramientas bajo presión atmosférica.

Procedimiento de rescate

Para rescatar la microtuneladora se preparó previamente un foso de rescate de 20 m x 5 m.

Una vez dragado el material proveniente de la voladura se rellenó con grava fina hasta una cota de 2 m por encima de la rasante teórica.

Con la microtuneladora ya totalmente dentro de la fosa se iniciaron los preparativos para su rescate.

Como ya se ha indicado, el conjunto microtunelador dispone de una puerta sobre un mamparo en el final del cuarto modulo (estación telescópica de empuje). Esta puerta, una vez cerrada, asegura la estanqueidad de la microtuneladora durante el rescate.

Además, como también se ha descrito, para este proyecto y habida cuenta de la longitud a perforar en solo tramo, se diseñó y construyó una pieza especial denominada “tubo de rescate”, que pasó a constituir el quinto módulo. Esta pieza consiste básicamente en un tubo metálico de 1,6 m de largo, con un mamparo en el extremo final dotado de dos puertas de cierre, de las cuales una cierra en el sentido de avance y la otra en contra avance; y dos grupos de cuatro cilindros, empujando uno de ellos en el sentido de avance y el segundo en contra avance.

El primer paso fue hacer solidario el quinto modulo (tubo de rescate) con los tubos hincados, a fin de garantizar que no se separase de los mismos intempestivamente. Esto se consigue por medio de cuatro barras dywidag. El módulo dispone de cuatro piezas de anclaje para las mismas en el mamparo de cierre, colocadas a las 2, 4, 8 y 10 del reloj. En cuanto a los tubos, se construyeron e instalaron unas piezas que se fijaban por su base al tubo de hormigón por medio de pernos Hilti y permitían el paso y apriete de las respectivas barras dywidag. Estas piezas se instalaron en las uniones de los cinco primeros tubos de hinca (4 por unión).

Una vez asegurado el tubo de rescate, se procedió a desconectar los cables, mangueras y tubos que pasan por los mamparos del cuarto y quinto módulo y alimentan la microtuneladora, sustituyendo los pasos de líneas en ambos mamparos por bridas ciegas.

A continuación se procedió a asegurar el cierre total de la estación telescópica (cuarto modulo) mediante cuatro barras dywidag, y se apretaron firmemente los tornillos de unión de todos los módulos para conseguir un conjunto rígido.

Con la microtuneladora ya preparada se cerró y apretó firmemente la puerta situada en el mamparo trasero del cuarto modulo y se realizó una prueba de presión para garantizar la estanqueidad, presurizando con aire la microtuneladora hasta 2,5 bares y controlando la evolución de la presión durante las doce horas posteriores.

Una vez comprobado que no había ninguna pérdida de aire y que se mantenía la presión se cerraron las dos puertas del mamparo del quinto modulo y se inundó de agua el espacio interior del módulo, es decir el espacio entre los mamparos del cuarto y quinto modulo.

Al día siguiente se iniciaron los trabajos en el mar para el izado y posterior traslado a puerto de la microtuneladora.

Lo primero fue descubrir completamente la microtuneladora en el foso mediante el dragado de la grava fina del foso de rescate.

A continuación, se procedió a desenchufar los cuatro primeros módulos de la microtuneladora del quinto módulo. Para ello, en una actuación submarina se conectaron dos latiguillos hidráulicos provenientes de una embarcación de superficie al mamparo de conexiones exterior del quinto módulo. Acto seguido, por

medio de un grupo hidráulico situado en la misma embarcación se accionó el grupo de cuatro cilindros que empujan en el sentido de avance y separaron el conjunto microtunelador del quinto modulo.

Al siguiente día se atornillaron todos los ganchos de izado en los módulos, se posicionó la viga de rescate y se colocaron todos los ramales de cadenas que ligan la viga a los ganchos de izado de la microtuneladora, así como los globos de aire comprimido que tiran de la viga de rescate.

Mediante el inflado cuidadoso de los globos y el tiro a la viga de una retroexcavadora situada en la embarcación la microtuneladora fue izada controladamente y remolcada a continuación al puerto de Avilés, donde una grúa la depositó en superficie, tan sólo 12 días después de finalizada la perforación.

Rescate de la microtuneladora

Conclusiones La hinca de Xagó, que recibió certificado de récord de longitud en un tramo único para microtuneladoras HERRENKNECHT de diámetro DN 2000, constituye un buen ejemplo del actual estado del arte y de la capacidad y fiabilidad del método de hinca de tubos con escudo cerrado para la ejecución, con excelente calidad de acabado, de emisarios submarinos o, en general, de canalizaciones de largas longitudes para obras subacuáticas o cualquier otra aplicación.