*Por José Herrera Aliste, Subgerente de Túneles y Estructuras. Gerencia de Ingeniería, Arquitectura y Obras Civiles. Gerencia Corporativa de Ingeniería.
INTRODUCCIÓN
La Línea 3 del Metro de Santiago es la última línea en entrar en operación en la ciudad, la que completó la red de seis líneas que se proyectó hace más de 50 años. La Línea 3 formó parte del proyecto más ambicioso que se haya impuesto el Metro de Santiago en su historia; el proyecto P63, que consistió en el diseño y construcción en paralelo de dos líneas de última generación, las Líneas 6 y 3, las que agregaron a la red 37 km de túneles y 28 nuevas estaciones, aumentando con ello un 40% la capacidad de la red, compuesta hoy por 140 km y 136 estaciones. El proyecto P63 tuvo un costo total aproximado de MMUSD 3.000 y un plazo de ejecución de 8 años, desde la ingeniería conceptual a la operación.
TRAZADO DE LA LÍNEA 3
La Línea 3 contempla 18 estaciones y 22 km de longitud, y conecta la comuna de Quilicura en el noroeste de la ciudad (estación Los Libertadores) con la comuna de La Reina, en el sector este (estación Fernando Castillo Velasco). Su trazado es completamente subterráneo, en su paso atraviesa las comunas de Conchalí, Independencia, Santiago y Ñuñoa, y tiene la particularidad de combinar con todas las demás líneas de la red de Metro: en Cal y Canto con Línea 2; en Plaza de Armas y en Irarrázaval con Línea 5; en Universidad de Chile con Línea 1; en Ñuñoa con Línea 6, y en Plaza Egaña con Línea 4. El recorrido de esta línea incorporó a la red de Metro a tres nuevas comunas: Quilicura, Conchalí e Independencia, beneficiando de forma directa a más de 1.1 millones de habitantes (Ver Figura N° 1).
CARACTERÍSTICAS DE LA LÍNEA 3
Material rodante
Al igual que la Línea 6, inaugurada en noviembre de 2017, la Línea 3 cuenta con modernos trenes de conducción automatizada (UTO), con capacidad para aproximadamente 1.300 pasajeros, puertas para evacuación frontal, todos con aire acondicionado, espacios para personas con movilidad reducida y con intercomunicadores y cámaras de seguridad en todos los carros conectados al Centro Integrado de Control. La alimentación eléctrica de los trenes es en altura a través de catenarias, lo cual incrementa la seguridad y la eficiencia energética de los mismos (Ver Figura N° 2).
Estaciones
Respecto a las estaciones; todas cuentan con puertas de andén, escaleras mecánicas y ascensores entre todos sus niveles, puertas de peaje bidireccionales, accesibilidad universal, huella podotáctil, intercomunicadores y cámaras de seguridad conectados al Centro Integrado de Control y sistemas de recarga automáticos para la autoatención de los pasajeros (Ver Figuras N° 3 y 4).
El diseño arquitectónico de las estaciones se destaca por sus amplios espacios, pensando en el aumento de los flujos futuros, líneas modernas, mucha y más eficiente iluminación, y la utilización de colores vivos y distintivos en cada una de las estaciones (Ver Figuras N° 5, 6 y 7).
Respecto a las expresiones superficiales de los accesos a las estaciones, se cauteló con especial cuidado que el diseño de éstas no fuese invasivo y respetara el entorno, privilegiando las escotillas de acceso que quedan inmersas bajo la superficie (Ver Figuras N° 8 y 9).
Método constructivo
El diseño y construcción de los túneles de Líneas 3, al igual que el utilizado en todas las líneas subterráneas del Metro de Santiago, se basó en el Nuevo Método Austríaco de Túneles, también conocido como NATM por sus siglas en inglés (New Austrian Tunnelling Method).
El método NATM le ha permitido al Metro de Santiago, desde el año 1993 en adelante, con motivo de la construcción de la Línea 5 en el sector del Parque Bustamante, el desarrollo de proyectos exitosos que se caracterizan por su economía, flexibilidad y rapidez. Ello, sobre todo considerando que para el caso de suelos blandos como es el suelo de Santiago, sólo se requiere el uso de maquinaria convencional, como lo son; excavadoras, cargadores frontales, camiones para retirar el suelo excavado (marina) y equipos de bombeo para el hormigón proyectado.
La construcción, ya sea de una estación o del túnel Interestación (por donde circulan los trenes), comienza por la ejecución de un pique vertical (pozo) típicamente lateral a un eje vial, con el objeto de no interrumpir el normal tránsito peatonal y vehicular. Desde este pique se ejecuta de modo subterráneo una galería de acceso, desde la que nace, a cada uno de sus lados, el túnel donde se emplazan los andenes de la estación, los que se emplazan bajo el eje vial (Ver Figura N° 10).
Para dar cumplimiento a los plazos que se compromete Metro de Santiago, es necesario ejecutar simultáneamente, aparte de los piques de estación, piques intermedios entre estaciones, desde los cuales se avanza con el túnel Interestación. En algunos casos, una vez concluidas las cavidades de los túneles de estación, se avanza desde ellas en la construcción del túnel Interestación, contribuyendo así a una mejora en los plazos del proyecto.
Innovaciones constructivas
Para la excavación de los túneles se utilizaron máquinas excavadoras convencionales, mientras que para llevar el material excavado desde las frentes a los piques, cargadores frontales. Para extraer el suelo excavado desde el fondo del pique a la superficie, se utilizaron grúas con capachos y cintas de extracción vertical. Esta última innovación fue esencial para lograr avances diarios superiores a proyectos anteriores, ya que se evitó el “cuello de botella” que significa generalmente la extracción del material excavado (Ver Figura N° 11).
Para el sostenimiento y revestimiento del túnel se utilizaron marcos y armaduras de acero de refuerzo y hormigón proyectado, también conocido como shotcrete, sin el cual no sería posible la ejecución de las obras subterráneas con excavación convencional. Para el radier del túnel (losa que soporta a la superestructura de vías) y para las instalaciones dentro de las estaciones, se utilizó hormigón convencional, donde se consideraron distintas formas de ejecución, como el vaciamiento por bombeo y de modo prefabricado.
Cabe destacar que desde la construcción de Línea 6 en adelante, Metro de Santiago ha impuesto en sus obras subterráneas, de modo obligatorio, la aplicación robotizada del hormigón proyectado. Si bien, en los primeros trabajos de construcción de túneles en el Santiago de la década de los ´90, se permitió el uso de hormigón proyectado por vía seca, dadas las crecientes exigencias medioambientales y de salud para quienes trabajan al interior de los túneles, se mutó paulatinamente a proyección por vía semi húmeda, para terminar con el uso exclusivo del hormigón proyectado por vía húmeda.
Hoy, dadas las actuales y crecientes exigencias medioambientales y de seguridad que se ha autoimpuesto Metro para sus obras, sumado al incremento en los rendimientos y calidad del producto terminado que este tipo de equipos permiten, el uso de los “roboshots”, o robots de proyección de hormigón en nuestras obras es obligatorio (Ver Figura N° 12).
Características técnicas de los túneles: secciones y dimensiones
La Línea 3 se desarrolló íntegramente de forma subterránea, por lo que en total fueron aproximadamente 22 km de túneles de diversas dimensiones.
Para los túneles Interestación, que representan más del 80% del total de túneles, se utilizaron secciones ovoidales con contrabóvedas y secciones tipo herradura, con áreas de las secciones transversales del orden de 65 a 60 m², respectivamente, dependiendo del tipo de suelo y de las condiciones en superficie por donde atravesaban.
Respecto a los túneles estación, todos de forma ovoidal, la Línea 3 tiene el récord de la estación con el túnel de andenes de mayor sección transversal de toda la red, Universidad de Chile, con 190 m² (Ver Figura N° 13).
Las secciones transversales de los túneles de andenes del resto de las estaciones varían entre los 140 a 170 m². Esas cavernas fueron excavadas en la mayoría de los casos subdividiendo el frente de excavación en side drifts simples o dobles, con o sin contrabóvedas temporales, dependiendo del tipo de suelos y de los tamaños de las secciones, demoliendo posteriormente los muros y contrabóvedas temporales a medida que se colocaba el revestimiento definitivo de los túneles. La excavación de los side drifts se realizó de manera diferida, de manera de tener un mejor control de las deformaciones del entorno y de los esfuerzos que tomaban los distintos elementos estructurales del revestimiento (Ver Figura N° 14).
Los puntos más críticos desde el punto de vista del diseño y de la construcción lo constituyeron los cruces entre las galerías de acceso (de 120 a 150 m² de sección transversal) con los túneles de andenes de las estaciones, en donde tanto las deformaciones del suelo como los esfuerzos en los elementos llegaban a su máxima expresión. La correcta elección de las subdivisiones de las excavaciones y de las secuencias constructivas fueron claves para lograr los objetivos que se propuso Metro en cuanto a la factibilidad estructural de dichos entronques como al control de las deformaciones del entorno.
PRINCIPALES DESAFÍOS CONSTRUCTIVOS
Uno de los principales desafíos constructivos de la Línea 3 fue, al igual que para el caso de la Línea 6, los cruces con las líneas en operación del Metro, ya que desde un principio se estableció como condición no alterar ni por un solo segundo la operación de la red, lo que se cumplió exitosamente. Cabe destacar que las nuevas líneas cruzan nueve veces las líneas existentes: Cal y Canto, Plaza de Armas, Universidad de Chile, Irarrázaval y Plaza Egaña para Línea 3; y en Franklin, Ñuble y Los Leones para L6. Además de la construcción de la estación de combinación Ñuñoa, con túneles de Línea 6 pasando sobre el túnel de Línea 3.
Otros importantes desafíos constructivos fueron los cruces de la Línea 3 por debajo o en el entorno de la infraestructura víal existente de la ciudad: autopistas urbanas, pasos bajo nivel, estacionamientos subterráneos, etc., en donde hubo que extremar los diseños de manera de no afectarlos y que mantuviesen su operación en todo momento.
Pero sin duda, el mayor desafío constructivo de esta línea fue el paso por el casco histórico de la ciudad, específicamente el paso bajo el eje Bandera-San Diego, dada la presencia de importantes edificios de interés histórico y patrimonial, tales como: la Catedral de Santiago, el ex Congreso Nacional, el Museo Precolombino, el Edificio de la Bolsa de Comercio, el Edificio del Club de la Unión, Banco del Estado, la Casa Central de la Universidad de Chile, la Estación Mapocho, etc (Ver Figura N° 15).
El cruzar bajo el entorno de dichos edificios sin afectarlos implicó un tremendo desafío. Primero en la etapa de diseño, con el fin que las deformaciones del suelo inherentes al método constructivo cumplieran con los requerimientos que el Consejo de Monumentos Nacionales imponen para este tipo de edificios patrimoniales, y, posteriormente, verificando que durante la etapa constructiva se fueran cumpliendo las magnitudes de las deformaciones de acuerdo a lo previsto en la etapa de diseño (Ver Figura N° 16).
Este éxito no hubiera sido posible sin un acabado conocimiento del subsuelo de la ciudad; sin una adecuada elección de las metodologías y secuencias constructivas en las etapas de diseño para cada uno de los casos y según el tipo y condiciones del suelo; sin los avances tecnológicos que nos permiten contar hoy con modernas y más eficientes herramientas de diseño de túneles, como los modelos tridimensionales de interacción suelo-estructura; y sin los avances en la tecnología del hormigón proyectado, elemento que sustenta el método, y que han permitido aumentar su confiabilidad estructural.
EXTENSIÓN DE LA LÍNEA 3
Si bien, la Línea 3 opera normalmente desde enero del año 2019, actualmente se encuentra en fase de construcción la extensión de dicha línea desde la actual estación terminal Los Libertadores hasta el centro de la comuna de Quilicura. El proyecto de la Extensión de la Línea 3 consta de un trazado de 3,5 km y de tres estaciones y se espera su puesta en operación para el año 2023. A la fecha, marzo de 2020, la extensión tiene un avance de un 25% (Ver Figura N° 17).
Los principales desafíos en su diseño y construcción son que su trazado atraviesa los suelos finos del noroeste de Santiago, que tienen una capacidad autoportante menor y son más deformables que el ripio típico de Santiago (depositaciones del río Mapocho, que están presentes en gran parte de la capital), y que en dicho sector la napa freática está a una profundidad menor que en el resto de la ciudad, por lo que para evitar conflictos ambientales, de diseño, constructivos y operacionales, se decidió no interferirla ni ir debajo de ella, diseñándose con una cota de riel, y cota de fondo de los túneles, que estuviese siempre por encima de la napa en todo el trazado.
RESUMEN DE LA LÍNEA 3
La Línea 3 del Metro de Santiago, en su tramo original, entre las estaciones Los Libertadores en el norte poniente a Fernando Castillo Velasco en el oriente, fue inaugurada finalmente el 22 de enero del año 2019. La puesta en marcha de Línea 3 modificó los traslados de los santiaguinos, mejorando su calidad de vida y contribuyendo a la descongestión de la ciudad, reduciendo significativamente la afluencia diaria de pasajeros a otras líneas en operación, por ejemplo, del sector norte a la Línea 2, así como del sector sur a la Línea 1, generando finalmente mayor oferta a la red, que era uno de los objetivos del proyecto.
La construcción de la Línea 3, como todo proyecto de túneles en suelos blandos y en áreas urbanas densamente pobladas, no estuvo exenta de dificultades. Sin embargo, con el apoyo de nuestras empresas asociadas; consultores, contratistas, proveedores, inspecciones técnicas de obras, etc., se logró salir airosos y cumplir con las metas que el Metro de Santiago se propuso. Desde el punto de vista de los rendimientos de excavación de túneles, en régimen se lograron avances de excavación del túnel Interestación significativos, del orden de entre 4.5 a 6 metros al día de manera sostenida en algunos tramos, y desde el punto de vista de los plazos y costos totales del proyecto, los resultados estuvieron dentro de lo esperado, excediéndose en un orden del 10% respecto de los estimados inicialmente y aprobados por la autoridad del país. Por lo anterior, podemos decir que tanto el P63 en su conjunto, como la Línea 3 por si sola, califican como “megaproyectos exitosos”.
Hoy, habiendo transcurrido ya poco más de un año desde su inauguración, la Línea 3 ha transportado a cerca de 60.000.000 de pasajeros, cumpliendo cabalmente con los objetivos planteados por el Metro de Santiago, constituyéndose a la fecha en la línea de metro más moderna de Latinoamérica.
Con la puesta en marcha de la Línea 3, la red del Metro de Santiago, que la componen las Líneas 1, 2, 3, 4, 4A, 5 y 6, cuenta hoy en día con 140 km de longitud y 136 estaciones (Ver Figura N° 18).
