San Gotardo: el túnel ferroviario más largo del mundo

Gracias a su acceso de baja altura y su tecnología de punta, el túnel de base San Gotardo de 57 kilómetros, permite el paso de mayor cantidad de trenes y a mayor velocidad, incrementado los volúmenes de carga y reduciendo los tiempos de viaje y costos de transporte.

 

Desde 1996, en Suiza se está construyendo el túnel ferroviario más largo del mundo. Con 57 kilómetros, el túnel de base San Gotardo cruza el corazón de Los Alpes, acortando distancias entre el norte y el sur de Europa. 
El San Gotardo es la parte central de un sistema integral de transporte ferroviario, denominado NEAT (Nueva Transversal de los Alpes) o AlpTransit, que se está realizando desde 1994 en dos ejes principales a través de Suiza: el occidental, con dos túneles, ya está en pleno funcionamiento desde 2007; y el central, que incluirá tres túneles (el más grande es el San Gotardo), que se estiman estarán inaugurados en 2017. Sin embargo, la contratista AlpTransit no descarta que puedan estar listos a fines del 2016.
Cabe señalar que San Gotardo superó las dimensiones del túnel Seikan en Japón de 53,9 km y el Eurotúnel de 50 km y el costo total del proyecto será superior a los 16.000 millones de dólares.

MAYOR CAPACIDAD
Este túnel será el elemento más importante del nuevo enlace ferroviario llano a través de los Alpes. Debido a un mayor diámetro de sus túneles y los accesos a baja altura (no más de 550 metros sobre el nivel del mar), NEAT permite el paso de trenes más grandes y a mayor velocidad, reduciendo  tiempos y costos de transporte. Con este proyecto, los trenes podrán circular al doble de velocidad y duplicar la carga. El tiempo de viaje entre Zürich (Suiza) y Milán (Italia), por ejemplo, se reducirá en un 30%.
La nueva vía férrea a través del túnel San Gotardo permitirá absorber de forma eficiente los volúmenes crecientes de tráfico, con el consiguiente beneficio para el entorno y la población que vive a lo largo de los congestionados ejes de transporte. Diariamente circula un tren de carga cada 12 minutos por la ruta San Gotardo, es decir, entre 110 y 130 trenes.
Asimismo, se integrará a la red ferroviaria europea de alta velocidad, con una mayor capacidad de transporte y tiempos de viaje más cortos. Al finalizarse el eje central en 2020, los tiempos de viaje se acortarán considerablemente gracias a los nuevos trenes de tecnología pendular y los trazados de baja altura, que permiten velocidades de más de 200 km por hora. Cerca de ocho millones de personas, que viven en la zona de influencia del nuevo eje ferroviario, se verán beneficiadas con tiempos de traslado más cortos, convirtiéndose el tren en una alternativa real a los autos y aviones al momento de viajar.
El equipo técnico que se usa en el eje del San Gotardo adopta plenamente el concepto de interoperabilidad europea. Y, para reducir el riesgo de error humano, existen dispositivos, en gran parte automatizados, que funcionan de manera permanente entre la cabina de mando y las instalaciones externas, a través de un sistema de señalización acorde al estándar europeo.

CONSTRUCCIÓN
El túnel de base San Gotardo se compone de cinco secciones que se construyen en paralelo para acortar el tiempo de la obra y optimizar los costos.
Después de 14 años de trabajo, se está cumpliendo cabalmente con la planificación definida, y hasta existe un leve adelanto en las obras frente al plan original.
Con un largo de 57 km, se trata de un sistema de túnel de dos tubos de vía única, separados en 40 metros, con galerías transversales de conexión cada 300 metros y dos estaciones multifuncionales a un tercio de distancia de cada entrada (en las localidades de Sedrun y Faido). Estas últimas albergan equipos de ventilación, infraestructura técnica, sistemas de seguridad y señalización, así como dos estaciones de detención de emergencia que están directamente conectadas a túneles independientes de salida, presurizados y con aire fresco para permitir una evacuación segura, directa y rápida de los pasajeros en caso de accidente.
Dos cruces de vías dobles permiten que los trenes cambien de un túnel a otro, facilitando la flexibilidad necesaria para desarrollar trabajos de mantenimiento o en caso de algún incidente.
La factibilidad de cualquier túnel, en especial de tan grandes dimensiones como el San Gotardo, depende en forma directa de las capas geológicas que atraviesa y sus condiciones.
Las primeras actividades de la obra se iniciaron con la exploración de la roca en diferentes ubicaciones críticas, a través de perforaciones de sondeo y análisis por geólogos expertos. En este proyecto, hubo dos zonas de mayor complejidad geológica que se analizaron con especial detalle: el Submacizo Travetsch (SMT), que representaba el mayor desafío para la obra debido a la blandura de algunas de sus rocas. Otro punto clave, desde el punto de vista geológico, fue el pliegue sinclinal Piora, cuya estructura y extensión no fueron claras al principio. Sin embargo, a partir de sondeos inclinados, fue posible averiguar que, a nivel del túnel de base, prevalece roca sólida sin presión ni circulación de agua. Este resultado, altamente positivo para la construcción del túnel, fue confirmado a través del análisis de los núcleos de perforación, la medición de temperatura y la prospección por refracción sísmica.

GESTIÓN  SUSTENTABLE
Un objetivo importante en la construcción del túnel de base San Gotardo es reducir al máximo los efectos negativos sobre el medio ambiente. Con este fin, se han tomado una serie de medidas:
– Todas las instalaciones, entre ellas las plantas de procesamiento de hormigón, talleres, bodegas e incluso las cintas transportadoras, han sido diseñadas de manera de minimizar el ruido y la contaminación causada por el polvo en suspensión.
– Los materiales son transportados casi exclusivamente con cintas transportadoras, en tren o barco.
– Los vehículos a diesel están equipados con modernos filtros de partículas.
Durante la construcción se excavan grandes cantidades de material. Sólo para el túnel de base, se produjeron carca de 24 millones de toneladas, suficientes para construir una pirámide con un volumen cinco veces mayor que la de Keops (la más grande de Egipto). Esa montaña, proveniente del interior de los Alpes, representa una gran fuente de materia prima.
Una gran proporción de este material se usa en la misma obra para hacer hormigón y se devuelve a la montaña en forma de compuestos. También es reutilizado para construir puentes, muros de contención o similares, o como material de relleno para las secciones de acceso de la línea férrea, con la idea de conservar los valiosos recursos áridos y proteger los paisajes.
En cada sección de la obra, profesionales expertos en medioambiente controlan la correcta puesta en marcha de las medidas. Realizan monitoreos de la calidad del aire, del suelo, de las aguas subterráneas y del agua en superficie. También miden el nivel de ruido y de las vibraciones. Si éstos exceden los límites definidos, inmediatamente se toman las medidas paliativas necesarias.

DESAFÍOS DE UN MEGAPROYECTO
Tanto la compleja topografía del entorno como la necesidad de iniciar los trabajos de excavación desde diferentes ubicaciones, profundidades y condiciones de acceso, representaron un importante reto para la obra. Un sistema de medición y control de alta precisión tenía que asegurar el calce exacto entre los dos tubos del túnel en las intersecciones planificadas, las que podían encontrarse a distancias de entre 7 a 16 km y hasta 1.000 metros bajo la montaña.
La calidad y precisión lograda es sorprendente: sobre una distancia de 57 km, la desviación del modelo frente a la realidad de los portales norte y sur fue menor a un centímetro. Una simulación por computadora de todas las mediciones arrojó una probabilidad del 95% de un encuentro de los diferentes tubos del túnel, con una desviación menor a 20 cm en su alineación.
Con la ayuda de satélites, se definió una red de coordenadas fijas sobre toda la superficie del proyecto, las que actúan como enlace entre los planos y el terreno. 
El trazado del túnel fue definido tomando en consideración dos importantes parámetros: responder a las condiciones y fallas geológicas del macizo de San Gotardo y lograr la conexión ferroviaria más directa y rápida entre Zürich y Milán.
A partir de la línea final del túnel, aprobada en 1995, fue necesario definir cómo iniciar la obra, dónde, con qué métodos y en qué secuencia de actividades, para optimizar tiempos y costos. Una decisión clave fue trabajar en paralelo en cinco diferentes secciones de la obra: sondeos, en especial en la zona geológica más compleja del trayecto; instalación de infraestructuras previas, entre ellas: obras viales y ferroviarias, las galerías de acceso, circunvalación y los pozos verticales; excavación, con métodos de perforación y por explosivos; obra gruesa; y la instalación de la tecnología ferroviaria.
En cada uno de los lugares de obra hay que gestionar enormes cantidades de materiales de construcción y de roca excavada, con una logística precisa, eficiente, segura y ambientalmente amigable.
En plena montaña, representa un reto enorme de logística pasar diariamente por dos pozos estrechos a cientos de operarios y toneladas de materiales, tanto para evacuar los materiales excavados como para llevar todos los insumos necesarios para la construcción misma de la obra. La solución: un gigantesco montacargas.

CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS
Una obra de esta magnitud ha involucrado el desarrollo de nuevas tecnologías y sistemas de construcción, entre las que destacan innovaciones en la impermeabilización, sellado, fortificación y protección contra el fuego. El desarrollo de aditivos de última generación permite obtener gradualmente hormigones de alta resistencia y durabilidad, que por las características del túnel deben ser aceleradas rápidamente. Las empresas involucradas en el proyecto han aportado soluciones a medida de las necesidades que ha ido creando esta megaobra.
Donde la roca es lo suficientemente dura y estable, se trabaja con tuneladoras TBM (Tunnel Boring Machines). Éstas, controladas por computadores, no sólo se abren paso cortando la roca, sino también, aseguran las secciones recién excavadas y remueven el material. Tienen más de 400 metros de largo, pesan más de 3.000 toneladas y, en condiciones ideales, pueden avanzar hasta 40 metros al día.
Con la ayuda de perforadoras jumbo y con un patrón preciso, se excavan los barrenos en el frente del túnel y, posteriormente, se llenan con explosivos. Después de la detonación, el lugar se ventila y se asegura el área, para que los mineros puedan extraer la roca excavada e instalar los soportes permanentes.
Cuando se hace una apertura en la roca, el estrato circundante invariablemente se vuelve más inestable. El soporte inicial está en contacto directo con este estrato y sufre una exposición mayor a los efectos de la roca y del agua subterránea. Un adecuado control de la roca es fundamental para asegurar la vida útil y la seguridad de un túnel. El éxito de un refuerzo de roca no sólo se mide en su efectividad evitando el cierre de la excavación y su seguridad, sino también en cómo impacta en el costo del proyecto.
Por otra parte, la correcta elección de materiales para el soporte, sellado y revestimiento del túnel es vital para garantizar la seguridad del personal, así como un funcionamiento óptimo durante, por lo menos, 100 años. Las fallas y otros factores que hacen de la construcción de túneles una tarea difícil, pueden y deben preverse antes de comenzar la excavación. Frecuentemente, inyecciones de cemento con aditivos especiales preceden la perforación. Éstas sirven para consolidar la roca antes de que sea excavada, reducir su permeabilidad al agua y proporcionar estabilidad en el largo plazo.
Asimismo, la alta velocidad de los trenes exige un revestimiento interior liso de hormigón. Dado que el soporte inicial tiene una vida útil por un periodo limitado, el recubrimiento interior debe tener al menos 30 cm de espesor para garantizar, por sí solo, un soporte seguro. En áreas donde éste está sometido a fuertes tensiones, se refuerza adicionalmente con acero estructural.
Las condiciones de temperatura y humedad en el túnel influyen sobre el proceso de envejecimiento de la obra civil. Las medidas preventivas y de conservación del proyecto consideran estos elementos con el fin de evitar errores en el sistema y reducir los trabajos de mantenimiento.
Una decisión importante durante la fase de planificación fue la de construir el túnel con un revestimiento interior continuo de hormigón preparado in situ. Este recubrimiento disminuye la resistencia del aire, lo que aminora la cantidad de calor emitida por los trenes. Además, mejora la circulación natural del aire en el túnel, reduce la humedad y limita la filtración de aguas subterráneas.
Mientras se avanza con la perforación en la cabeza de la galería, se inicia en paralelo el proceso de construcción del túnel.  En breve, el túnel excavado y debidamente asegurado recibe el recubrimiento interior definitivo, que es necesario para mejorar la aerodinámica para el paso de los trenes a alta velocidad y, sobre todo, para garantizar una buena conservación de la infraestructura en las condiciones especiales existentes: alta temperatura y de humedad.

MODERNIZACIÓN DEL SISTEMA
La apertura de las fronteras en Europa, en conjunto con una economía dinámica y creciente, han tenido un fuerte efecto sobre el intercambio comercial y el transporte de bienes a través de los Alpes. El tráfico internacional está creciendo más rápidamente que el doméstico, y una muestra de ello es que el transporte de carga ha aumentado un 50% desde 1990.
El tráfico de carga a través de los Alpes ocupa mayoritariamente la carretera. Mientras que el volumen de transporte por tren se ha mantenido constante, el volumen de carga por camiones se duplica cada ocho años, llevando a sus límites las infraestructuras existentes.
En la actualidad, 1.2 millones de camiones de carga cruzan los Alpes suizos cada año, con la consiguiente contaminación atmosférica y acústica. Además, por momentos el tráfico colapsa, formándose interminables filas de vehículos que no avanzan.
Desde 1998, Suiza está expandiendo y modernizando su red ferroviaria, con miras a lograr cuatro objetivos estratégicos: convertirse en un centro de negocios cada vez más atractivo, mejorar el desempeño medioambiental del transporte y comercio, asegurar el financiamiento del transporte público a través de una demanda creciente por estos servicios, e integrar la infraestructura ferroviaria suiza al sistema europeo.
La gran dimensión que implicaba NEAT y la modernización completa del tráfico ferroviario en un plazo de 20 años para Suiza, hizo necesario el desarrollo de un concepto integral de financiamiento. En 1998, sus habitantes aprobaron la Ley para el financiamiento del transporte, lo cual permitió dar inicio a esta ambiciosa obra. El costo total de NEAT se calcula en 28.000 millones de dólares. Éste se inserta en la lógica del cambio deseado, al costearse estas obras de modernización en un 90% a través de los impuestos al tráfico pesado y al petróleo. Proviene de un fondo mixto especial que se alimenta de: un 25% proviene de impuestos sobre el petróleo, el 65% de impuestos sobre vehículos pesados y el 10% del Impuesto al Valor Agregado (IVA).

CRONOLOGÍA DEL PROYECTO
1992: Aprobación de NEAT.
1994: Aceptación de la iniciativa para la protección de los Alpes (que busca entre otros objetivos desviar el tráfico vehicular hacia la vía férrea).
1995: Se define el modelo del futuro túnel de base San Gotardo, con sus dos tubos separados, las dos estaciones multifuncionales, 180 galerías transversales y un total de 153,4 km construidos.
1996: Se inician los primeros trabajos de preparación y exploración geotécnica en la localidad de Sedrun.
1997: Durante la exploración previa se traspasa el sinclinal de Piora, una de las zonas geológicas más exigentes del trayecto.
1998: Los trabajos de exploración en la zona del sinclinal de Piora están terminados y han demostrado que al nivel del túnel de base existe un sistema de roca sólida, compacta y seca que resistirá la perforación con maquinaria o por voladura. En ese año también se funda AlpTransit S.A., empresa que estará a cargo de la gestión integral del proyecto. Además, el pueblo suizo acepta la Ley para el financiamiento del transporte público; con ello es posible dar inicio al túnel de base San Gotardo.
1999: En febrero se inicia la construcción del pozo de acceso de 800 metros de profundidad en Sedrun, que permitirá empezar los trabajos en el túnel. Un mes más tarde, el Ministerio de Obras Públicas de Suiza autoriza la licitación de los contratos de trabajo en las diferentes secciones de ataque.
2000: El pozo principal de acceso de Sedrun alcanza los 800 metros de profundidad y se pudo dar inicio a las obras dentro del túnel. 
2001: Las dos primeras licitaciones son asignadas. El consorcio ganador se hace cargo de dos secciones parciales de 14 y 15 km en el lado sur del San Gotardo y también de la construcción de la estación multifuncional de Faido.
2002: Se proyecta la primera película sobre la construcción del túnel. Todos los años se edita una versión actualizada. En el mes de marzo, con la llegada de la galería de acceso hasta la base, comenzaron los trabajos en la estación multifuncional de Faido. En noviembre, en el frente de Bodio, la primera tuneladora inicia su trabajo, que se extenderá por 15 km de roca hasta llegar a Faido.
2003: En mayo, del lado norte, la primera tuneladora (TBM) inicia su trabajo en Amsteg. Solo tres meses después una segunda TBM empieza a trabajar en el otro tubo, con 11,4 km de roca por delante. Finalizando el año el proyecto NEAT recibe el Premio de la Academia para Infraestructuras de Transportes Subterráneas en Colonia, por su innovación y el aporte de experiencias para el transporte europeo y la construcción de túneles en todo el mundo.
2004: Se inician las construcciones en el portal norte. Con ello, se trabaja en las cinco secciones del túnel a la vez. Las dos TBM perforaron la mitad del trayecto entre Amsteg y Sedrun. En total, el 40% de los 153,4 km del sistema completo ha sido excavado.
2005: La mitad de las excavaciones del sistema completo ya están realizadas, en parte con máquinas tuneladoras y en parte por voladura. En la sección de Sedrun se aplica por primera vez la nueva tecnología de aseguramiento de la roca mediante arcos de acero de deformación bajo carga, con el fin de controlar las enormes presiones de roca existentes. Gracias a este método innovador, se logró dominar la zona geológica más difícil del San Gotardo.
2006: El primer calado de una tuneladora que llega a la estación multifuncional de Faido después de cuatro años de trabajo. Después de 16,6 km de distancia, la diferencia en el calce entre los dos tubos es de sólo 5 cm hacia el lado y 2 cm en el eje vertical.
2007: Se produce el encuentro de las secciones del túnel occidental entre Amsteg y Sedrun, nueve meses antes de lo planificado.
2008: Se firma el contrato de trabajo para las instalaciones e infraestructura relacionada con la tecnología ferroviaria dentro del túnel y en las líneas de conexión. 
2009: Se da inicio a los primeros trabajos de equipamiento técnico ferroviario en el portal sur. También se logra el encuentro entre la primera y segunda sección del lado norte, con una desviación en el calce de no más de 1 cm tanto en el eje lateral como vertical, sobre un largo de 7,4 km.
2010: El 15 de octubre se produce el calado principal en el tramo entre Sedrun y Faido, por lo que el túnel base está completamente excavado. Desde esa fecha hasta el 2017, se realizará la instalación de toda la tecnología ferroviaria para el manejo de la vía.
2017: Inauguración total del túnel de base San Gotardo.

SAN GOTARDO EN CIFRAS
– Tamaño: 57 km, el túnel ferroviario más largo del mundo.
– Proyecto: 50 años de planificación y 20 de obra.
– Fechas: construcción entre 1998 – 2017.
– Localización: hasta 550 metros de altura y 2.300 bajo la cima más alta del San Gotardo.
– Excavación: 24 millones de toneladas.
– Interoperabilidad: integración completa a la red europea de alta velocidad.
– Velocidad: desde 200 a 250 km/h para trenes de pasajeros y 160 km/h para carga.
– Utilización: 8 millones de pasajeros, 40 millones de toneladas de carga por año en 2020.
– Efectos: reducción de tráfico pesado, ruidos y emisión de gases.
– Garantía: desarrollo de soluciones y materiales de última generación con una garantía de 100 años.
– Maquinaria: tuneladoras de tamaño récord, con 9.58 metros de diámetro y 400 metros de largo.
– Recursos humanos: entre 2.000 y 2.500 operarios de diferentes nacionalidades.
– Entorno: protección activa del medio ambiente, restitución de zonas naturales.
– Inversión: 6.700 millones de dólares en el túnel y 9.500 millones en el eje (túnel y accesos)

 

 

Imágenes

Todas las fotos de este artículo tienen derecho reservado: © AlpTransit Gotthard Ltd.

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