1. Introducción La primera gran Ampliación del Metro de Madrid llevada a cabo entre 1995 y 1999 supuso la aparición de las tuneladoras de presión de tierras EPB como el método constructivo fundamental en la ejecución de los túneles de línea. A lo largo de las sucesivas ampliaciones acometi- das, el papel de las tuneladoras ha sido capital en el éxito de las mismas, y la experiencia adquirida ha re- dundado en la mejora continua de todo el proceso. Esta mejora implica a las propias máquinas, a su operación, a los consumibles que emplea, a las dove- las que materializan el túnel, etc. y se ha traducido en recomendaciones dadas por MINTRA para mejorar en lo posible la seguridad y la calidad en la ejecución de los túneles. 2. Los terrenos de Madrid Desde el punto de vista geológico, Madrid se ins- cribe dentro de la Cuenca de Madrid, unidad sedi- mentaria menor incluida dentro de la Depresión del Tajo delimitada por las sierras de Guadarrama y So- mosierra al noroeste, Altomira al este y los Montes de Toledo al Sur (Figura 1). La Fosa del Tajo está constituida fundamentalmen- te por materiales terciarios y, en menor medida, cretá- cicos, cuyos afloramientos se restringen a los márge- nes de la misma. Se reconocen tres tipos de depósitos: •Facies de borde (Facies Madrid), con formaciones detríticas de naturaleza arenosa (arenas cuarzo- feldespáticas) en los niveles superiores y más arci- llosas en los inferiores. •Facies Central, química (margas yesíferas, yesos y calizas). •Facies de transición (arcillas margosas, núcleos de “chert” (cuarzo), arenas micáceas y arcillas de al- ta plasticidad). Todos estos depósitos se distribuyen de forma que, moviéndose en dirección perpendicular a la Sierra, se Revista de Obras Públicas/ISSN: 0034-8619/Abril 2009/Nº 3.498 17 17 a 32 La ejecución de túneles con tuneladora en la Ampliación del Metro de Madrid Recibido: febrero/2009. Aprobado: febrero/2009 Se admiten comentarios a este artículo, que deberán ser remitidos a la Redacción de la ROP antes del 30 de junio de 2009. Resumen:En el presente artículo se resumen las principales directrices y las experiencias más importantes obtenidas en la ejecución de túneles con tuneladora EPB en la Ampliación 2003-2007 del Metro de Madrid. En primer lugar, se hace una breve descripción de los terrenos de Madrid y de las tuneladoras EPB que han intervenido. Posteriormente se repasan los puntos básicos del planteamiento utilizado por MINTRA para acometer estos túneles. Por último, se tratan las experiencias más relevantes obtenidas y las conclusiones y recomendaciones que de ellas se pueden extraer. Abstract:The present article summarises the main guidelines and the most important experiences gained from the construction of tunnels with EPB tunnel boring machine in the 2003-2007 Extension of the Madrid Metro network. The article starts with a brief description of the soil conditions in Madrid and the EPB machines employed in the work. The article goes on to summarise the basic guidelines established by the Madrid Transport infrastructure Department (MINTRA) for the construction of these tunnels, before describing the most relevant experiences obtained and the conclusions and recommendations that may be drawn from the same. Jesús Trabada Guijarro. Dr. Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos Consejero Delegado de MINTRA. Director General de Infraestructuras del Transporte de la Comunidad de Madrid. jesus.trabada@mintra madrid.es Raúl Talavera Manso. Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos Madrid Infraestructuras del Transporte, MINTRA. [email protected]Palabras Clave:Tuneladora EPB; Diseño; Operación; Calidad Keywords: EPB tunnel boring machine; Design; Operation; Quality Ciencia y Técnica Construc tion of tunnels with EPB in the Madrid Metro Extension de la Ingeniería Civil Revista de Obras Públicas nº 3.498. Año 156 Abril 2009 ISSN: 0034-8619
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llevada a cabo entre 1995 y 1999 supuso la aparición
de las tuneladoras de presión de tierras EPB como el
método constructivo fundamental en la ejecución de
los túneles de línea.
A lo largo de las sucesivas ampliaciones acometi-
das, el papel de las tuneladoras ha sido capital en el
éxito de las mismas, y la experiencia adquirida ha re-
dundado en la mejora continua de todo el proceso.
Esta mejora implica a las propias máquinas, a suoperación, a los consumibles que emplea, a las dove-
las que materializan el túnel, etc. y se ha traducido en
recomendaciones dadas por MINTRA para mejorar en
lo posible la seguridad y la calidad en la ejecución de
los túneles.
2. Los terrenos de Madrid
Desde el punto de vista geológico, Madrid se ins-cribe dentro de la Cuenca de Madrid, unidad sedi-
mentaria menor incluida dentro de la Depresión del
Tajo delimitada por las sierras de Guadarrama y So-
mosierra al noroeste, Altomira al este y los Montes de
Toledo al Sur (Figura 1).
La Fosa del Tajo está constituida fundamentalmen-
te por materiales terciarios y, en menor medida, cretá-
cicos, cuyos afloramientos se restringen a los márge-
nes de la misma.
Se reconocen tres tipos de depósitos:
• Facies de borde (Facies Madrid), con formaciones
detríticas de naturaleza arenosa (arenas cuarzo-feldespáticas) en los niveles superiores y más arci-
llosas en los inferiores.
• Facies Central, química (margas yesíferas, yesos y
calizas).
• Facies de transición (arcillas margosas, núcleos de
“chert” (cuarzo), arenas micáceas y arcillas de al-
ta plasticidad).
Todos estos depósitos se distribuyen de forma que,moviéndose en dirección perpendicular a la Sierra, se
Revista de Obras Públicas/ISSN: 0034-8619/Abril 2009/Nº 3.498 1717 a 32
La ejecución de túneles con tuneladoraen la Ampliación del Metro de Madrid
Recibido: febrero/2009. Aprobado: febrero/2009Se admiten comentarios a este artículo, que deberán ser remitidos a la Redacción de la ROP antes del 30 de junio de 2009.
Resumen: En el presente artículo se resumen las principales directrices y las experiencias más importantesobtenidas en la ejecución de túneles con tuneladora EPB en la Ampliación 2003-2007 del Metro de Madrid.En primer lugar, se hace una breve descripción de los terrenos de Madrid y de las tuneladoras EPB que hanintervenido. Posteriormente se repasan los puntos básicos del planteamiento utilizado por MINTRA paraacometer estos túneles. Por último, se tratan las experiencias más relevantes obtenidas y las conclusiones yrecomendaciones que de ellas se pueden extraer.
Abstract: The present article summarises the main guidelines and the most important experiences gained fromthe construction of tunnels with EPB tunnel boring machine in the 2003-2007 Extension of the Madrid Metro
network. The article starts with a brief description of the soil conditions in Madrid and the EPB machines employedin the work. The article goes on to summarise the basic guidelines established by the Madrid Transportinfrastructure Department (MINTRA) for the construction of these tunnels, before describing the most relevantexperiences obtained and the conclusions and recommendations that may be drawn from the same.
Jesús Trabada Guijarro. Dr. Ingeniero de Caminos, Canales y PuertosConsejero Delegado de MINTRA. Director General de Infraestructuras del Transporte de la Comunidad de Madrid.
[email protected]úl Talavera Manso. Ingeniero de Caminos, Canales y PuertosMadrid Infraestructuras del Transporte, MINTRA. [email protected]
pasa de los sedimentos detríticos a los de transi-
ción (arcillas litificadas de alta plasticidad local-
mente denominadas peñuelas) y terminando en
los yesos.
Desde el punto de vista de la excavación con tu-
neladora, la experiencia lleva a distinguir dos grupos
de terrenos claramente diferenciados:
• Por un lado, los terrenos detríticos (alternancia de
arenas y arcillas), donde los principales problemas
que se pueden presentar son de desgaste de las
herramientas por la alta abrasividad de las arenas
y de inestabilidad. Las arenas suelen presentar en-
tre un 40-60% de cuarzo.
• Por otro lado, están las formaciones de peñuelas y
yesos. Más estables que las detríticas, el principal
problema es la excesiva dureza de los yesos para
las herramientas de suelos blandos.
3. Las EPB de Madrid
El Plan de Ampliación de la red de Metro de Ma-
drid 2003-2007 ha supuesto la construcción de casi 90
nuevos km de línea, de los que 40,8 km han sido eje-
cutados con un total de diez tuneladoras EPB.
De estas diez EPB, seis ya habían ejecutado 39 kmde la Ampliación 1999-2003 y otros 21 en la 1995-1999.
Otras tres tuneladoras han sido de nueva fabricación
y una más que, aunque reutilizada, era la primera vez
que trabajaba en Madrid. En el Tabla 1 se muestran
las características básicas de estas EPB.
Las tuneladoras más antiguas (las NFM, las Her-
rrenknecht S-120 y S-122, y la LOVAT) se concibieron
para la excavación en terrenos detríticos. Tras la pri-
mera ampliación, la experiencia aconsejó revisar al-
gunos aspectos, fundamentalmente referidos al ac-
cionamiento de la rueda de corte (el par motor es-
taba demasiado limitado) y al sistema de extracción
del escombro de la cámara (se optó en exclusiva
por el tornillo sinfín, en lugar de un sistema dual torni-
llo-cinta).
Tras los reconocimientos geotécnicos realizados
para el contrato V de Metrosur, se decidió diseñar
una nueva tuneladora (la S-165) teniendo en cuen-
ta los terrenos yesíferos detectados, que plantea-
ban nuevos problemas. El resumen de las decisiones
tomadas respecto al diseño de esta EPB es el si-guiente:
• Solución mixta de la rueda de corte, con corta-
dores de roca y cinceles de suelos, con una se-
paración de 200 mm tanto entre discos como
entre cinceles contiguos. Con esta disposición, el
cortador de disco inicia la fragmentación de la
roca y los cinceles, algo menos salientes, termi-
nan la excavación venciendo la tenacidad delmaterial.
• Mayor ángulo de ataque de los cinceles, para
favorecer el corte de los terrenos duros.
Jesús Trabada Guijarro, Raúl Talavera Manso
18 Revista de Obras Públicas/ISSN: 0034-8619/Abril 2009/Nº 3.498
Fig.1 Cuenca de Madrid. (Geología, Geomorfología, Hidrogeología y Geotecnia de Madrid. VV.AA. Temas Urbanos de Ecología, núm. 10. Área de urbanismo e infraestructuras del Ayuntamiento de Madrid).
tas elastoméricas. No obstante, lo más eficaz esrealizar un relleno adecuado del gap con mor-
tero.
• Los problemas de resistencia a adquirir por los mor-
teros de inyección, recomiendan variar la dosifica-
ción, aumentando el contenido de cemento de
50 kg/m3 a valores de 80-100 kg/m3. Igualmente,
se han reducido los límites de fraguado: entre 5 y 8
horas para el inicio de fraguado, y entre 1,5 y 3 ho-
ras después del inicio para el fin de fraguado.• La incorporación de fibras metálicas al hormigón
ha mejorado la resistencia a la fisuración del mis-
mo, reduciéndose de forma notable los casos de
rotura de esquinas.
7. Agradecimientos
Los autores quieren agradecer a todas las Direc-
ciones de Obra de MINTRA, a las empresas construc-
toras (especialmente a los responsables de las tunela-
doras) y las ingenierías y asistencias técnicas su dedi-
cación en la ejecución de las obras y su colaboración
en el análisis, estudio e implantación de todo lo que
en el artículo se desarrolla.
Una mención especial merecen los Directores de
Área de MINTRA y sus Asesores de tuneladoras (FelipeMendaña, Ramón Fernández), y en particular Noelia
Alonso, José Gómez y Francisco Gimeno, por ser los
que han aportado gran parte de la información para
el desarrollo del artículo. N
Jesús Trabada Guijarro, Raúl Talavera Manso
32 Revista de Obras Públicas/ISSN: 0034-8619/Abril 2009/Nº 3.498
Referencias:
–F.MENDAÑA, R.FERNÁNDEZ, J.GÓMEZ, M.HERRE-RA. (2007). Control de la excavación y segui-miento de las tuneladoras del plan de amplia-ción del Metro de Madrid (2003-2007). Congreso Internacional AETOS (Madrid) , 317-328.–J.TRABADA, M.MELIS. (Enero 2003). Experienciasde la excavación con escudos en las formacio-nes mixtas de rocas y suelos. Revista de Obras
Públicas , 35-47.–J.TRABADA, N.ALONSO, F.MENDAÑA, R.FERNÁN-DEZ. (2007). La ejecución de túneles con tunela-dora en el plan de ampliación del Metro de Ma-
drid (2003-2007). Congreso Internacional AETOS (Madrid) , 570-588.–J . TR A B ADA , N . A LO N SO, F . M EN DA ÑA ,R.FERNÁNDEZ. (2007). La excavación de túne-les con tuneladora en los yesos del Sureste deMadrid. Congreso Internacional AETOS (MA- drid) , 589-602.–M.ARNÁIZ, M.MELIS, F.MENDAÑA. (Diciembre2007). Tuneladoras de presión de tierra para elplan 1999-2003 de ampliación del Metro de
Madrid (1ª parte). Revista de Obras Públicas ,131-138.–Madrid, A. d. (1986). Geología, Geomorfología,Hidrogeología y Geotecnia de Madrid. Temas
Urbanos de Ecología, num.10. Área de urbanis-mo e infraestructuras del Ayuntamiento de Ma-drid.–N.ALONSO. (Enero de 2009). Comunicacionesprivadas.–R.OLIVÉ, N.NIETO, F.MENDAÑA, R.FERNÁNDEZ,J.GÓMEZ, M.JIMÉNEZ, J.HARO. (2007). Repara-ción de la tuneladora “Chotis” del tramo 1C-2Ade Metronorte . Congreso Internacional AETOS
(Madrid) , 779-791.–RODRÍGUEZ ORTIZ, J . (Dic iembre 2000).Propiedades geotécnicas de los suelos deMadrid. Revista de Obras Públicas , 59-84.