Portal Giraldo, del Túnel Guillermo Gaviria Echeverri, que será el más largo de América Latina. CORTESÍA GEOTÚNELES.
Ingeniero Antonio José Rodríguez Jaramillo. Presidente, Asociación Colombiana de Túneles y Obras Subterráneas ACTOS. Gerente Técnico, Geotúneles SAS Ingeniero Carlos Eduardo Mendoza Oliveros. Coordinador de Proyectos, Geotúneles SAS
Está en construcción el Túnel Guillermo Gaviria Echeverri (Túnel del Toyo) que, con longitud total de 9,73 km, será el túnel vial más largo de América Latina, como también el de mayor cobertu- ra (887 m), lo cual rompe paradigmas en Colombia frente a la ejecución de obras subterráneas de diámetro, cobertura y longitudes importantes y excavados en ambientes geológicos de alta complejidad. Además, la ejecución actual en tiempo récord sobrepasa la programación de obra, todo ello acompañado de técnicas avanzadas en su diseño y construcción. El proyecto conden- sa las experiencias y técnicas que la ingeniería de túneles en Colombia ha tomado en las últi- mas dos décadas y que la convierten en referente para la región latinoamericana.
En este artículo se expondrán la historia de la Autopista al Mar, un anhelo de los antioqueños que se remonta varias décadas por tener una vía que conecte el puerto marítimo en el Urabá con Medellín, así como las características principales del túnel en cuanto a sus componentes civil y electromecánico.
La Vía al Mar
El origen de la carretera al mar se remonta a 1925, cuando el Departamento de Antioquia acometió ese proyecto de gigantescas proporciones para la época, contratando inicialmente un trayecto de la obra con la firma constructora neoyorkina R.W. Hebbard & Co. Sin embargo, la carretera tuvo en sus comienzos varios detractores que argumentaban que la vía era innecesaria porque ya estaba consolidado el trazado del Ferrocarril de Occidente, lo que garantizaba la salida al mar. Antioquia había sido una de las regiones más prósperas de Colombia y siempre había dependido económicamente del río Magdalena para importar y exportar sus productos, por lo cual el Departamento buscó, a partir de 1930, que la Nación financiara parte de la obra; para ese fin se destinaron $20.000 por kiló- metro, argumentando que la Carretera al Mar “…SERÍA UNA INVERSIÓN EMINENTEMENTE PATRIÓTICA DE LAS QUE NECESITA EL PAÍS PARA DEFENDER SU INTEGRIDAD, PARA DAR OCUPACIÓN A SUS HIJOS, PARA CREAR RIQUEZA, Y PARA PREPARAR CARGA FUTURA, QUE EN VEZ DE SERVIR PARA RESTARLE TRÁFICO A LOS FERROCARRILES EN TERRITORIO ANTIOQUEÑO, ACRECERÁ EL MOVIMIENTO POR ELLOS DEL COMERCIO INTERNACIONAL E INTERDEPARTAMENTAL…”1.
La década de 1940 fue una de las que tuvo mayor dificultad para la construcción y mejoramiento de caminos y carreteras en el país, lo cual se evidencia a partir de las tablas disponibles sobre la materia. Por esta razón la Carretera al Mar continuaba en la etapa de proyecto debido a que la conexión entre Medellín y el golfo de Urabá no era eficiente y, además, no com- petía con la salida al Caribe por el río Magdalena. En las décadas posteriores, y hasta bien entrado el siglo XXI, el proyecto continuaría avanzando con múltiples inconvenientes técnicos y económicos comunes en la segunda mitad del siglo XX, dependiendo de los planes de los gobiernos departamentales y nacionales. Posteriormente, hacia el final del siglo XX y en los albores del XXI, y con el advenimiento de la apertura económica de Colombia frente al Mundo, la región empezó a experimentar de nuevo un impulso en la modernización de la antigua Carretera al Mar, un proceso que llevaría a materializar la construcción de los primeros túneles viales en esa vía, inicialmen- te con el de La Llorona de 435 m en el municipio de Dabeiba –inaugurado en 1995– y sucesivamente con el de Occidente o de San Jerónimo de 4.603 m en el municipio de Medellín, inaugurado en 2005 y del cual se desarrolla la construcción de un segundo túnel.
Como parte de la iniciativa del Gobierno Nacional denominada “Autopistas para la Prosperidad”, que bus- ca construir una serie de carreteras para velocidades de 80 km/h a lo largo y ancho de Antioquia, se incluyó la iniciativa de la Autopista al Mar en varios tramos: desde Medellín hasta Santa Fe de Antioquia la Concesión Vial Mar 1 de la ANI; enseguida y hasta el municipio de Giraldo, el denominado Tramo 2 del proyecto denominado “Túnel Toyo y sus vías de acceso” a cargo de INVÍAS, que comprende once túneles, entre los cuales resalta el Túnel Tonusco de 1,3 km. Entre Giraldo y el municipio de Cañasgordas se realiza actualmente la construcción del Tramo 1 a cargo de la Gober- nación de Antioquia, la Alcaldía de Medellín, la ANI e INVÍAS, que incluye el Túnel Guillermo Gaviria Echeverri y 6 túneles cortos. Finalmente, desde Cañasgordas hasta el golfo de Urabá se realiza la Concesión Vial Mar 2 a cargo de la ANI, con la construcción de 13 túneles, entre ellos, el Fuemia, de 2,1 km. Con ellos se atravesará la cordillera Occidental y su agreste geografía para llegar a la región de Urabá, donde se conectará con el denominado Puerto de Antioquia en el municipio de Turbo. La duración de un viaje entre Medellín y el Puerto en Urabá será de 4 horas y 30 minutos.
Carretera al Mar, proyecto 1925. TOMADO DE EAFIT, 2014.
El Túnel Guillermo Gaviria Echeverri
El Túnel Guillermo Gaviria Echeverri (GGE) es un túnel vial bidireccional con lon- gitud de excavación subterránea de 9.730 m. Las obras subterráneas para la red de túnel y galerías sobrepasan los 20 km y constituyen la excavación similar de mayor longitud en América Latina para obras viales. También es el túnel vial con mayor cobertura a superficie –887 m–por lo cual se presentan esfuerzos geoestáticos elevados que, sumados a su ambiente geológico y tectónico, suman condiciones de alta complejidad que suponen un reto para su construcción.
En cuanto a la sección de servicio, el Túnel GGE dispondrá de andenes de ancho 1,0 m, carriles de 3,65 m de ancho y un sobreancho de 0,35 m. El gálibo es de 5,0 m, sobre el cual se instalarán un falso techo para separar la sección superior denominada cantón, en la cual se ventilará el aire fresco y se evacuará el aire viciado procedente del tráfico vehicular a través de sendos edificios en los portales que inyectarán el aire; este sistema de ventilación se denomina semi-transversal, similar al que tiene el primer Túnel de Occidente. Esto llevó a excavar portales con alturas de hasta 45 m y a estabilizarlos con anclajes activos, el primer reto importante para la obra.
El Túnel GGE se excava con dos frentes denominados Giraldo, hacia su Entrada, y Cañasgordas hacia su Salida. Cada uno de estos frentes se excava en dos ambientes geológicos diferentes y su contacto se dará hacia la mitad del túnel, en la zona de máxima cobertura. Desde el frente Giraldo se exca- van rocas ígneas de la Formación Barroso Volcánico, caracterizadas por presentar basaltos y diabasas duros y de características geomecánicas buenas a excelentes, aunque se han previsto algunas zonas fracturadas y de fallas donde su calidad disminuye. En cuanto al frente Cañasgordas, se encuentran rocas sedimentarias como lodolitas y areniscas de la Formación Penderisco, cuyas condiciones geomecánicas son muy malas a regulares, altamente fracturadas y plegadas, con zonas de em- pujes e intrusiones volcánicas. La Falla Cañasgordas, que tiene orientación casi paralela a la del túnel, ha tectonizado los macizos rocosos por excavar, y se pre- senta además la influencia de la Falla Higuerona hacia el primer tercio medio desde la entrada la cual, junto con el contacto de las dos formaciones, constituye las zonas de más alta complejidad para la excavación y estabilización. Los principales retos por superar son fenómenos especiales que ocurren en este tipo de excavaciones: squeezing severos a extremos ante concentración de esfuerzos tectónicos, estallido de rocas, flujos abun- dantes de agua acompañados de arrastre de material en zonas de contacto débiles, dislocaciones de grandes bloques, sobreexcavaciones tipo chimenea y altos esfuerzos geoestáticos que, ante las condiciones geomecánicas bajas de las rocas sedimentarias y de zonas de falla o brechas con un comportamiento tipo suelo por excavar se encuentran en estados de plastificación.
Perfil geológico del Túnel Guillermo Gaviria Echeverri.CORTESÍA GEOTÚNELES S.A.S.
Sección típica de servicio del Túnel Guillermo Gaviria Echeverri y su galería paralela de rescate. CORTESÍA GEOTÚNELES S.A.S.
A partir de la campaña de exploración geotécnica y de la caracterización de los ma- cizos geológicos a excavar, se planearon 18 tipos de soportes diseñados para el túnel e igual número para la galería de rescate y sus conexiones, además de los soportes para secciones especiales como las bahías de parqueo y los nichos SOS y contraincendio. La excavación del túnel se realiza por el método de perforación y voladura, teniendo en cuenta la filosofía del Nuevo Método Austriaco NATM y el método observacional, con un diseño flexible que permite adecuar rápidamente los elementos de soporte que requiere el túnel de acuerdo con el seguimiento a la instrumentación geotécnica instalada. Los soportes han sido diferenciados por coberturas menores a 300 m, entre 300 a 600 m y mayores de 600 m, para cada uno de los terrenos por encontrar, desde terreno Tipo I (de los pocos túneles en Colombia que lo tienen) hasta el terreno Tipo V* diseñado con base en las experiencias y aprendizaje obtenidos de los túneles colombianos, para superar condiciones de extrema complejidad geológica y geotécnica.
El túnel dispone de un sistema de impermeabilización y de captación de aguas infiltradas para conducirlas y entregarlas a plantas de tratamiento, de tal manera que el líquido se devuelve a la región con mínimo impacto ambiental. Así mismo, en las zonas donde se prevén flujos de agua se ha dispuesto de un diseño de inyecciones para impermeabilizar el macizo, con el fin de evitar afectaciones en las condiciones hidrogeológicas naturales.
Es importante anotar que el túnel contará en toda su longitud con revestimiento en concreto convencional diseñado para soportar cargas adicionales diferidas a largo plazo, lo que permite asegurar que la obra presenta óptimas condiciones para servi- cio durante 100 años. El concreto se refuerza con acero en barras y se han agregado microfibras sintéticas que controlan el fenómeno de SPALLING o estallido del concreto, en previsión de un incendio en el interior del túnel.
La obra cumple estándares altos de seguridad y servicio que la equiparan a los túneles europeos, puesto que tendrá en cuenta todos los elementos recomendados por la Direc- tiva 2004/54/EC de la Unión Europea, así como la normativa americana NFPA 502 para el sistema contraincendios. Se contará con 92 cabinas SOS y 116 nichos con hidrantes contraincendio, así como nueve bahías de parqueo separados cada 1.000 m. Las galerías vehicular y peatonal permitirán el acceso de vehículos de rescate cada 400 m a través de la galería paralela al túnel en caso de un accidente en el interior. Al túnel han sido in- corporados los demás elementos de sistemas ITS y contraincendio de última tecnología tales como sistemas de voz y video, cámaras infrarrojas y medidores de concentración de gases, entre otros, coordinados desde un centro de operación y control con estación de bomberos, ambulancias y vehículos de rescate.
A corte del 12 de noviembre de 2020 se había ejecutado un 41% de la excavación, equivalente a 4 km. CORTESÍA GEOTÚNELES S.A.S.
La obra en cifras
Las cantidades de obra en el GGE muestran su magnitud e impo- nencia: 1,5 millones de m3 de excavación, 170.000 m3 de excavación de los dos portales -para generar las plataformas necesarias para construir los edificios de ventilación, 70.000 m3 de concreto lanzado con fibras para reforzarlo, 700.000 m3 de concreto hidráulico para revestimiento, pavimento, andenes y otras estructuras, 14.000 ton de acero de refuerzo, 4.000 ton de arcos de acero en perfiles TH y HEB en diferentes denominaciones, 360.000 , de pernos de anclaje, 92.000 m de paraguas para el pre sostenimiento, 485.000 m2 de lámina PVC para impermeabilización, 350.000 m de diferentes tipos de tubería para el manejo de aguas de infiltración y 22.000 m de cárcamos prefabricados para recolección de líquidos derramados al interior del túnel.
Está previsto realizar el Tramo 1 de la vía Túnel del Toyo (GGE) y sus vías de acceso, en una duración de 10 años, de los cuales se han destinado seis para la construcción del túnel. La obra se inició en enero de 2018 y a corte del 12 de noviembre de 2020 se había ejecutado un 41% de la excavación, equivalente a 4 km, además de tener metas desafiantes como lograr la excavación de la mitad del túnel en diciembre de 2020 y la excavación completa a finales del año 2022, uno antes de lo programado.
Conclusiones
Antes de finalizar esta década deberá estar en servicio el túnel vial más largo de América Latina, que será el corazón de la vía hacia el puerto de Urabá. Es uno de los proyectos más ambiciosos para dinamizar la economía del departamento de Antioquia y de Colombia. Es elevada la complejidad que ha caracterizado este túnel, pero no es imposible de realizar, como afirmaban con escepticismo algunos consultores tradicionales del medio local. Por fortuna, el Túnel GGE rompe cada día paradigmas que demuestran lo contrario, lo que nos hace recor- dar el legado del joven Alejandro López, cuya tesis de grado sobre el Túnel de La Quiebra demostró hace 121 años a sus mentores que en Colombia era posible excavar túneles largos.
Aplicando tecnología de punta, diseños enfocados y minuciosos que se perfeccionan cada día en obra, el aprendizaje de la tunelería colombiana ha logrado establecer cómo atravesar bien sus cordi- lleras. La unión del interés común de cada una de las más de mil personas que han participado del proyecto demuestra que cuando los megaproyectos son bien estructurados, planificados y se ejecutan de manera mancomunada y sin vicios, tienen como único destino el éxito rotundo.