En entrevista con Hormigón al Día, el Doctor en Ingeniería en Minas abordó de manera detallada los distintos aspectos que involucra implementar algún tipo de impermeabilización de una obra subterránea y destacó los distintos factores que involucra esa decisión para el proyecto.
Una de las complejidades que se presentan a la hora de iniciar un proyecto subterráneo dice relación con el manejo de las aguas que escurran por dicha obra. Ya sea en obras civiles –túneles viales, ferroviarios o de Metro– o mineras, la acción hídrica puede mermar significativamente ya sea el proceso constructivo como el aspecto funcional de la obra subterránea.
En ese sentido, la impermeabilización en este tipo de desarrollos se hace más que necesaria. “Impermeabilizar es un término muy amplio”, aclara José Miguel Galera, doctor en Ingeniería en Minas y gerente general de Subterra Ingeniería, quien además cuenta con una amplia experiencia en el desarrollo de obras subterráneas en nuestro país.
El ingeniero explica que, a la hora de decidir la forma en que se manejará la relación del agua con la obra subterránea, el impermeabilizar es una alternativa. “Existen soluciones –dice– que se llaman de estanqueidad, las cuales implican mucho más que poner una manta de PVC. Implican técnicas de inyección, por supuesto, también mantas de PVC, tapones de cortinas de inyección, entre otros elementos, que lo que hacen es que impiden que el agua fluya hacia el túnel”.
Vale decir, que al hablar de “impermeabilización” en obras subterráneas en realidad nos topamos con dos técnicas distintas para el manejo del agua en dichos proyectos: uno que controla el flujo de agua hacia el túnel mediante una manta o malla de PVC, con la que el agua “es canalizada, conducida y a partir de ahí, bien por bombeo o bien por gravedad, se saca fuera del túnel, pero esa agua sigue fluyendo”, dice el gerente general de Subterra o, como menciona antes, con la aplicación de soluciones de estanqueidad para las obras.
Independiente de estas definiciones, ¿cuán importante es el proceso de impermeabilización, en su conjunto, para el desarrollo de una obra subterránea?
-El proceso de impermeabilización en un túnel o en una obra subterránea es importante y lo es desde una doble perspectiva: lo es desde la perspectiva de la construcción pero también desde la perspectiva de la operación, del funcionamiento de la obra subterránea para la cual ha sido concebida.
“No hay que perder de vista esa doble perspectiva –agrega Galera– porque muchas veces, no se tiene en cuenta lo suficientemente bien y/o de forma precisa, el proceso de impermeabilización o todos los procesos en los cuales podemos interactuar con el agua, se hacen entre la construcción y la operación, es decir, se hacen no tanto cuando se construye sino una vez que se ha acabado y sostenido el túnel. En ese minuto, se abordan los procesos de impermeabilización para dejar el túnel operativo y garantizando su funcionalidad”.
Si bien el gerente general de Subterra menciona que el proceso de impermeabilización de una obra se realiza, principalmente, una vez finalizada la construcción de la misma, lo cierto es que esto se encuentra supeditado a varios factores. “El primer aspecto a revisar es cuánto nos va a molestar el agua en la construcción, es decir, cuánto interfiere la presencia de agua durante la excavación y sostenimiento del túnel en las condiciones de seguridad y del buen desarrollo de la obra”, clarifica
En esa línea, José Miguel Galera puntualiza que el túnel se excava, este ejerce un “papel de dren, ya que cuando excavamos en un suelo que está saturado, bajo la napa freática, el túnel, en ese sentido, capta el agua. Si esa agua interfiere para la construcción, entonces, será la primera razón para decidir impermeabilizar y tomar medidas”.
Pero un segundo aspecto muy importante, menciona el experto, está en relación con factores medioambientales. “Como he dicho antes, un túnel que excavamos en un medio saturado, genera un efecto de dren que deprime la napa freática original. Esta depresión de la napa freática puede tener repercusiones sobre acuíferos ambientalmente protegidos, sobre captaciones de agua que tienen uso para el regadío, para consumo, etcétera. Entonces, es fundamental tener esos elementos en cuenta a la hora de decidir si se impermeabiliza o no y qué tipo de impermeabilización se utiliza”
Un tercer punto a tener en cuenta, dice José Miguel Galera, tiene relación con la funcionalidad misma de la obra subterránea. “Por este tipo de obras pasarán vehículos, trenes, etcétera, y por ende, hay que tomar las medidas necesarias para garantizar que el túnel opere en las adecuadas condiciones y por lo mismo, no puedo tener agua”, puntualiza.
Dentro de este análisis, ¿qué rol juega, por ejemplo, el tipo de suelo en el que se llevará a cabo la obra subterránea?
-El tipo de suelo incide, fundamentalmente, a la hora de elegir qué tipo de solución hay que adoptar para el problema. Ahí sí es la base analizar el tipo de suelo, analizar las características del acuífero que hemos afectado con nuestro túnel. Efectivamente, eso sí lo manda. Pero, a la hora de decidir si se impermeabiliza o no, yo creo que el suelo pasa a un segundo plano.
De todas formas, imagino que las soluciones para impermeabilizar una obra subterránea son distintas si estamos frente a roca o a suelo blando.
-Efectivamente, la solución es distinta según sea roca o suelo, y en función de la carga de agua. Si esta es pequeña, ahí sí, dependiendo de las características del suelo, básicamente de su permeabilidad y de la piezometría, podemos adoptar una u otra serie de medidas.
Distintos túneles, ¿diferentes soluciones de impermeabilización?
Una obra subterránea puede presentarse en diversas formas. Estás las urbanas, que generalmente son obras civiles (como túneles para el tránsito de vehículos, túneles destinados a metros o túneles ferroviarios) o desarrollos relacionados con el mundo de la minería, en los que se realizan excavaciones a mayores profundidades y en suelos distintos a los que se encuentran en el radio urbano.
En ese sentido, José Miguel Galera es claro: en relación a obras que se realicen en radios urbanos, no existe diferencia entre, por ejemplo, un túnel destinado al tránsito vehicular y uno para un tren urbano. “En general, en una obra urbana y al final, en una obra civil, es verdad que no nos podemos permitir agua en el túnel, por motivos distintos: el pavimento no puede estar húmedo, no puede caer agua después en los vehículos y en el caso de los metros, pues no digamos, si la catenaria va como tercer carril. Es decir, el agua siempre molesta mucho durante la operación. Y las soluciones son muy similares”, dice el ingeniero.
También, agrega que “no van a haber grandes diferencias entre las estrategias que se han adoptado en túneles como Vivaceta o Kennedy o Costanera Norte-Costanera Sur, o que se están adoptando ahora en AVO, o las que Metro ha utilizado ya y las que va a utilizar en Línea 7, por mencionar referencias más cercanas”.
¿Existen, entonces, diferencias en las soluciones de impermeabilización si la obra subterránea se desarrolla a mayor profundidad?
-Efectivamente, cuanto mayor es la profundidad, tenemos fundamentalmente, no más permeabilidad pero sí mayor carga de agua. Como mencioné antes, el túnel ejerce un papel de dren y por lo mismo, el caudal que entra en ese túnel sólo depende de tres cosas: de su tamaño, de la permeabilidad y de la carga hidráulica. Entonces claro, al tener más carga hidráulica, tendremos más caudal.
“En túneles muy profundos, por ejemplo, los grandes túneles alpinos, San Gotardo u otros grandes túneles muy profundos, la solución de estanqueidad que expliqué antes no es posible”, aclara José Miguel Galera y agrega que “en túneles urbanos, que por mucho que vayan muy profundos, no dejan de ir a decenas de metros frente a centenares de metros, en el caso de la minería o de túneles de base o de túneles profundos. Entonces, ahí sí que sí, en ciertos túneles urbanos, se puede ir a soluciones de estanqueidad y no de impermeabilización”.
Otro elemento que destaca el gerente general de Subterra es que los túneles se definen en relación a cómo se soluciona la presencia de agua: si se trata de túneles drenados o estancos. En ese aspecto, dice el ingeniero, “en una obra urbana, podemos optar entre un túnel drenado y un túnel estanco. En una mina, eso no lo podemos plantear. No conozco ninguna mina estanca en el mundo, en ese sentido”.
Usted mencionó, en un comienzo, que están las membranas de PVC que “impermeabilizan” y los sistemas de inyección. Con respecto a los últimos, ¿cómo funcionan?
-La inyección tiene un solo propósito: tapar los vacíos que existan –voy a hablarlo así– en el terreno, sea suelo o sea roca. Entonces, ahí hay una diferencia fundamental: en suelo, estos vacíos son los poros y, por lo tanto, se encuentran de una manera bastante isótropa, bastante homogénea, mientras que en roca están en las discontinuidades, en las fracturas, en las estructuras que tiene, entonces, sea en los poros o sea en las fracturas, lo que tengo que hacer es inyectar algo de tamaño en relación a la apertura que tengan esos vacíos para impedir el paso de agua.
El funcionamiento de los sistemas de inyección está directamente ligado a la superficie o volumen que se debe rellenar. Para ello, explica Galera, “se debe ir jugando desde morteros, lechadas, disminuyendo a lo mejor a ya inyecciones químicas con silicatos o incluso con polímeros, porque lo tengo es cada vez productos con partículas de menor diámetro que son capaces de meterse incluso en los medios más impermeables, es decir, que posean vacíos más pequeños. Entonces, lo que hago es que cierro esos huecos y al cerrarlos, al cerrar esas fracturas o esos poros, dependiendo si estoy en roca, fractura o si estoy en suelo, los poros, lo que hago es que ese producto de inyección sella esos huecos y no deja circular el agua”.
¿Es posible ejecutar, en una misma obra, procesos de impermeabilización y de inyección?
-Sin duda. Es habitual integrarlos y Kennedy es un ejemplo de ello. Kennedy, por ejemplo, es un túnel impermeabilizado con PVC pero luego se hicieron inyecciones para disminuir los caudales y hacerlos manejables desde el punto de vista económico, respecto a la vida de la obra, a la operación de la autopista, respecto a sus costes de bombeo, entonces, se redujo el caudal, no se eliminó pero se redujo el caudal mediante inyecciones para, insisto, para disminuir el caudal a bombear.
Hormigón y procesos de impermeabilización de obras subterráneas.
Establecidas las diferencias entre tipos de túneles –drenados o estancos– y soluciones de impermeabilización, existen metodologías constructivas que se utilizan en obras subterráneas que se relacionan de manera directa, ya sea con el ambiente hidrogeológico que afecta a un túnel como con las soluciones de impermeabilidad o estanqueidad que el proyecto tendrá.
En este sentido, el hormigón proyectado o shotcrete es, a juicio del gerente general de Subterra, la metodología que más ha evolucionado en este aspecto. “Sin duda –comenta el ingeniero– se han producido muchos avances, sobre todo en la aditivación de shotcrete y de condiciones de shotcrete de menor permeabilidad, incluso hoy en día, pues con aditivos cristalinos o con uso de nanosílices, con productos que disminuyen la retracción y por lo tanto, las fisuraciones en los shotcrete”.
Siguiendo esa línea, Galera explica que “un shotcrete que sea más permeable, en el largo plazo, efectivamente es más vulnerable a las acciones del agua, no digamos si además tenemos encima aguas ácidas o aguas corrosivas. En ese caso, efectivamente tiene una mayor incidencia, aparte de que habrá que adoptar otra serie de medidas como el uso de cementos sulforesistentes, entre otro tipo de soluciones”.
Finalmente, decantar entre impermeabilización y estanqueidad del agua en una obra subterránea, tienen que ver con varios factores. “Desde la propia factibilidad técnica hasta cuestiones estructurales, cuestiones ambientales. Hoy en día el agua, a nadie se le escapa que abordar cualquier tema de afección a un acuífero, en cualquier impacto ambiental, es uno de los parámetros fundamentales y el túnel siempre ejerce un papel dren, entonces hay que medirlo, hay que cuantificarlo y eso es también uno de los factores para tomar una decisión u otra”, subraya José Miguel Galera.
