Carlos Mercado H.Gerente Proyectos de ExtensinMETRO S.A.

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Evolucin de MtodosConstructivos en el Metro:

Tecnologa sobreRieles

Los mtodos constructivos del Metro de Santiago han evolucionadosiguiendo las nuevas tcnicas que se han desarrollado en el mundopara este tipo de obras. Se aplica novedoso mtodo de tuneleadoN.A.T M en la construccin de lnea 5 y extensin de lnea 2.

En los aos setenta, para las lneas1 y 2, la construccin de las interes-taciones se realiz mediante exca-vaciones a tajo abierto, con taludes, obien con paredes entibadas, utilizandopuntales. Tambin se utiliz paredesmoldeadas entre las estaciones Ciudaddel Nio y Lo Ovalle, pero la excava-cin abierta era el mtodo a usar tam-bin en el caso de todas las estaciones.

Los problemas que se generaban porel uso de excavaciones abiertas eranevidentes, dado que se ocupaba muchoterreno en avenidas vitales para el trn-sito de la ciudad, tales como: Alame-da, Providencia, Apoquindo, Parque ElLlano, Gran Avenida y Avenida Balma-ceda. Adems, se requera de gran can-tidad de modificaciones de servicios yserias alteraciones a la vialidad urba-na. Los costos de construccin de estossistemas tambin resultaban altos y losplazos bastante extensos para las aspi-raciones de la comunidad.

Nuevo Mtodo de Tuneleado enLnea 5

Durante el proyecto de la Lnea 5, seimpuls la construccin de interestacionespor tuneleado, adoptando el Nuevo Mto-do Austriaco (N.A.T.M.), el que se us porprimera vez en el tramo Parque Bustamantey San Esteban de Hungra, proyectos de-sarrollados por la empresa de ingenieraIngendesa y el Consorcio Ingendesa-ARA.

Posteriormente, en el Parque Forestal yen las calles Monjitas y Catedral, para elproyecto de Extensin de la Lnea 5 alCentro, el proyecto fue desarrollado porel Consorcio Cade Idepe-Geoconsult-Systra, mostrando las considerables venta-jas de utilizar un mtodo de tuneleado, queredujo considerablemente los impactos ne-gativos de la construccin en la ciudad.

El mtodo de tuneleado N.A.T.M. sefundamenta en aprovechar la capacidaddel suelo, de tomar una parte de los es-fuerzos que se generan durante la excava-

Construccin Tnel

Estacin Quinta

Normal.

aplicaciones

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cin de un sector de tnel, de seccin abo-vedada, siguiendo una secuencia construc-tiva predefinida (bveda, banco, bveda,banco, contra bveda), mediante unaredistribucin de sus esfuerzos internos,controlando que las deformaciones del sue-lo tanto a nivel superficial, como de la sec-cin de excavacin, se mantengan dentrode un rango aceptable, colocando -a me-dida que se excava- marcos de sostenimien-to y un revestimiento de hormign proyec-

tado (shotcrete) que va tomando los esfuer-zos que se generan al excavar el tnel (VerFigura N1.

El suelo de Santiago en el rea perte-neciente a la cuenca del ro Mapocho estconstituido por un horizonte superficial deterreno alterado de 1 a 3 metros, seguidode gravas arenosas correspondientes a lallamada segunda depositacin del roMapocho, de un espesor de variable en-tre 5 y 7 metros y, bajo este, una gravaareno arcillosa denominada primeradepositacin.

Los parmetros geotcnicos caracters-ticos de los suelos descritos, han permiti-do determinar que las gravas de primeradepositacin tienen un buen comportamien-to al aplicar mtodos de excavacin don-de el suelo forma parte del arco resistentetotal, constituido adems por marcos derefuerzo y hormign proyectado con ma-llas en una primera etapa de sostenimien-to, seguido posteriormente de un revesti-miento final de terminacin hasta lograrlos espesores y la seccin de proyecto.

Sin embargo, hasta en el proyecto dela Lnea 5, la construccin de las estacio-nes continu a tajo abierto, ahora bien in-corporando entibaciones con pilotesexcavados a mquina y sostenidos conpuntales, hacia el interior de la excava-cin en la estacin Baquedano y en la Colade Maniobras de la estacin La Florida enla Lnea 5, para luego en el Proyecto deExtensin al centro de Santiago, mediantepilotes con anclajes al propio suelo, en lasestaciones Bellas Artes, Plaza de Armas ySanta Ana (Ver Figura N2). Todo lo ante-rior, permiti reducir el ancho de la exca-vacin de las estaciones, pero an siguie-ron teniendo un impacto nada desprecia-ble en el rea circundante.

Evolucin de losMtodos ConstructivosEstaciones

y actualmente por tuneleado

Aplicacin de Mtodo en Tnel,Extensin de Lnea 2

Actualmente, desde fines del ao 2000se desarrollan los Proyectos de Extensindel Metro de Santiago, incluyndose laextensin de la lnea 2 Norte desde la es-tacin Cal y Canto bajo el ro Mapocho yAvenida Recoleta hasta Santos Dumont; laextensin de la lnea 2 Sur, desde esta-

Secuencia Excavacin Tneles Ciclo Estndar:

Evolucin de losMtodos Constructivos

1. 1a Bveda

2. 1er Banco

3. 2a Bveda

4. 2o Banco

5. Contrabveda

En general, 1m.

de distancia

entre marcos

Mtodo Constructivo Excavacin yRevestimieto Primario Tneles (NATM)

hexc8 m.

aexc.9 m.

Marco RetoculadoCapa de Shotcrete

Malla Acma

Ncleo Central

Bveda

Banco

1 3

2 4

6.000

0.000

1 5Secuenciade Avance

-2.094Contrabveda5

Ncleo Central

Relleno Temporal

200

1 3

4

5

6

200

1.00050

Figura No2

L1, Sector L. Thayer

Ojeda - Providencia.

L1, Estacin El Golf.L1, Cubierta Tnel

Sector Holanda.

L1, Construccin Tnel

Apoquindo - Cruz del Sur.

Figura No1

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cin Lo Ovalle hasta la interseccin deGran Avenida con Avenida AmricoVespucio, y la extensin de la Lnea 5 alPoniente, desde la estacin Santa Ana bajola calle Catedral hasta llegar a la AvenidaMatucana.

Sin embargo, ahora las excavacionesde las estaciones en las tres extensionesson en tnel, uti l izando el mtodoN.A.T.M., para secciones de tnel del quellegan a los 160 m2 (tres veces la seccinde los tneles interestaciones) (Ver FiguraN5), en que los proyectos han sido dise-ados por el consultor nacional Cade Idepecon sus asesores externos Geoconsult ySystra; como tambin por el consorcio na-cional Ingendesa-Ara con sus asesoresSauer Corp.

El mtodo constructivo de tuneleadoaplicado ahora en las estaciones ha resul-tado mucho menos perturbador para elfuncionamiento de la ciudad, particular-mente respecto al trnsito vehicular, comoas tambin se ha mitigado una buenaparte de los impactos negativos de la cons-truccin en trminos de niveles de ruido ygeneracin de material particulado.

Estrategia para una Estacin

La estrategia para la construccin deuna estacin consiste, bsicamente, a par-tir de un sitio expropiado previamente,construir un pique lateral que servir deacceso a la estacin, desde donde parteuna galera de acceso ortogonal al eje deltrazado (Ver Figuras N 3 y 4). Por el pi-que se extrae el material de excavacin,

tanto de la galera de acceso, como luegodel tnel estacin.

La excavacin de los tneles estacin,por su gran seccin, requieren una secuen-cia de excavacin predefinida muy estric-ta y un monitoreo topogrfico permanentede las deformaciones del suelo, con la fi-nalidad de ir verificando que estn dentrodel rango admisible establecido por lasmodelaciones realizadas con elementosfinitos en dos y tres dimensiones, median-te el programa FLAC (Fast LagrangianAnlisis of Continua). Tambin se han

implementado controles geotcnicos delnivel de tensiones actuantes sobre el re-vestimiento de hormign proyectado, quedan la capacidad estructural permanentea la seccin de los tneles.

El clculo del revestimiento definitivo delos tneles ha considerado las construccio-nes cercanas al trazado, de modo que tan-to los tneles de interestacin, como los deestaciones soporten las solicitaciones porsobrecargas, inducidas por las edificacio-nes, y tambin, las solicitaciones ssmicaspara una vida til superior a los cien aos.

Tneles EstacionesFigura No3

Tneles Estaciones

Disposicin Pique Lateral

Figura No4

Secciones de TnelesFigura No5

Pique y Galera de Acceso

aplicaciones

Aplicaciones

Estacin Quinta Normal

mano, de ms de 25 metros de profundi-dad, y un sistema de construccin denomi-nado losa previa, con gran cantidad deelementos prefabricados, que han permiti-do mantener habilitado el trnsito en Ave-nida Matucana con mnimos desvos.

Extensin Poniente Metro Lnea 5

El Metro de Santiago est desarrollan-do sus proyectos de extensin de la redactual, respetando el patrimonio arqueo-lgico presente en el rea cntrica de laciudad, como ha sido el caso de los nota-bles hallazgos de la cultura incaica encon-trados en las excavaciones de la estacinQuinta Normal, en que se desarroll unacuidadosa labor de rescate, estudio y cla-sificacin del material encontrado.

No cabe duda que el usar nuevas tec-nologas de diseo y construccin, ha per-mitido que la comunidad que vivi la cons-truccin de la Lnea 1 pueda comprobarun cambio cualitativo importante de sucalidad de vida, con mnimos efectos ne-gativos durante la construccin.

Referencias

Manual de Tneles y ObrasSubterrneas, Carlos Lpez Jimeno,Madrid - 1997.

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Figura No6

Figura No7

Minimizando Efectos Negativos

Por otra parte, resultan vitales los moni-toreos topogrficos y geotcnicos perma-nentes, ya que no slo permiten validarlas hiptesis de clculo, velando por laseguridad tanto, durante la construccin,como durante la operacin, sino que tam-bin la permanente optimizacin de losdiseos en busca de menores costos, conuna mejor calidad de la obra y plazos msreducidos.

Dentro de los proyectos de extensinexiste tambin un caso muy especial deestacin en la Extensin Lnea 5 Poniente,la estacin Quinta Normal, debido no sloa sus grandes dimensiones, sino al hechoque ser una estacin terminal con co-nexin al futuro terminal intermodal Quin-ta Normal y, en una etapa posterior al de-nominado tren interurbano Melitren. (VerFiguras N 6 y 7)

La estacin Quinta Normal por sus di-mensiones ha requerido utilizar, las mejo-res tcnicas de pilotaje, con pilotes perfo-rados a mquina y pilas excavadas a

Estacin Quinta Normal Pique y Galera Armaduras Pilotes

Estacin Quinta Normal

Armadura Bveda y Molde

Revestimiento Definitivo