"Construyendo  camino bajo tierra: Los beneficios de las Tuneladoras de Escudo de Tierra TBM en proyectos de Metro de Santiago en Chile"

• ¿Cuál es el papel de las Tuneladoras de Escudo de Tierra (TBM) en la construcción de túneles de dovelas para proyectos de Metro?

El uso de una máquina tuneladora (TBM, por sus siglas en inglés) en la excavación de túneles representa una gran innovación para la forma en que ejecutamos nuestros proyectos de expansión en Metro de Santiago. Si bien esta tecnología se ha utilizado en nuestro país más habitualmente en la industria minera e hidroeléctrica, es la primera vez que se empleará en suelos urbanos en Chile. Internacionalmente, en ciudades como Barcelona, París, Londres y también América del Norte y Sur, su uso es habitual por las características del suelo y densificación de sus ciudades.

El proyecto de Línea 7 considera la ejecución de 26 kilómetros de túnel, de los cuales 6,6 kilómetros, en el sector poniente del trazado, se realizarán con una TBM. Este equipo tiene un diámetro de 9,8 metros y 110 metros de largo. Actualmente estamos en las pruebas de los sistemas en sitio para iniciar la excavación durante mayo de este año.

Sin duda, el uso de esta nueva tecnología implica muchos beneficios desde el punto de vista del impacto en el entorno, eficiencia y seguridad, pero también ha significado muchos desafíos y aprendizajes para nuestro equipo multidisciplinario que espera con ansias el encendido de la máquina. La tuneladora es otra herramienta más que nos permite materializar nuestro propósito de acercar a las personas a vivir una mejor ciudad.

• ¿Qué ventajas ofrecen las tuneladoras en comparación con otros métodos de excavación y construcción de túneles?

El uso de la tuneladora cambia considerablemente la forma en que abordamos la planificación y ejecución de esos 6,6 kilómetros de trazado. A diferencia del método tradicional de excavación (NATM por sus siglas en inglés), la TBM excava de manera sistemática, ejecutando el avance de 1,7 metros en nuestro caso e instalando inmediatamente el revestimiento del túnel, de esta forma, el túnel queda terminado y permite además alcanzar rendimientos entre 15 y 17 metros por día. Esto se debe a que es la misma máquina la que excava y sostiene el frente e instala el sostenimiento del túnel.

Por lo tanto, las tuneladoras a medida que excavan van instalando el revestimiento definitivo del túnel mediante el uso de dovelas que son segmentos que conforman anillos de hormigón prefabricado. Cada avance de la tuneladora utiliza 7 dovelas y representan una longitud de 1,7 metros de túnel terminado.

Con el método NATM, se requiere emplear de piques de construcción adicionales a los piques donde se emplazarán las estaciones para lograr rendimientos competitivos. Por ende, con la TBM se necesitan menos instalaciones de faenas y esto se traduce en un menor impacto en el entorno del trazado al haber menor tránsito de camiones, menor ruido y emisiones de la construcción, menos expropiaciones y menos vecinos reasentados, entre otros.

También, desde el punto de vista de seguridad, el uso de una máquina altamente automatizada y con un gran grado de precisión implica menor riesgo de accidentabilidad al eliminarse la interacción directa de las personas con el frente de excavación. 

• ¿Cuáles son los principales desafíos técnicos y logísticos asociados con el uso de TBM en la construcción de túneles de dovelas para proyectos de Metro?

Es la primera vez que se utiliza una TBM en suelos urbanos en Chile, por lo que en el país existe menor conocimiento técnico y específico para su correcta implementación. Por ello, se contrató a consultores internacionales para el desarrollo de la ingeniería y que nos acompañarán durante la ejecución de las obras. Del mismo modo, para la operación de la tuneladora se requiere de un alto grado de especialización de los trabajadores que estarán al interior de ella.

El desafío técnico y logístico no sólo involucra a Metro, sino que también a toda la industria nacional, desde los consultores y contratistas con las ingenierías y obras de soporte para el funcionamiento de la TBM, hasta los proveedores con el suministro de todos los productos que utiliza esta máquina. Todos han tenido que evolucionar a esta nueva metodología.

Como toda tecnología nueva, existe una curva de aprendizaje que se consideró en la planificación de los rendimientos de la tuneladora y sin duda el mayor desafío será la adaptación constante a las condiciones geológicas del suelo que variables a lo largo del trazado, de esta manera garantizaremos la excavación continua y eficiente del túnel.

Por otro lado, esta máquina requiere de una provisión de energía de 6,5 MVA, por lo que se deben hacer gestiones y coordinaciones con la empresa proveedora del suministro (ENEL Distribución) para garantizar la disponibilidad de esa gran cantidad de energía para su funcionamiento. 

Desde el punto de vista logístico, nuestra TBM fue fabricada en China y el traslado de todas las componentes fue en gran parte marítimo entre los puertos de Shanghái y San Antonio. Solo esta parte tomó ocho meses. Pero, una vez en Chile, el traslado terrestre también significó un desafío logístico que requirió la coordinación del tránsito y resguardo por parte de Carabineros por el tamaño de los bultos transportados.

A diferencia del método tradicional NATM, aquí todo el material excavado sale en un punto específico, por lo que requiere una gran coordinación logística de todos los camiones que se dirigen y salen de la obra para minimizar el impacto vial en el entorno.

Finalmente, se estima que la tuneladora requerirá de casi 26.000 dovelas que se acopiarán en el mismo terreno donde ingresa la TBM para minimizar los traslados. Para ello, se construyó en el mismo lugar una planta de hormigón, donde se fabrican en promedio 70 dovelas al día y se considera un terreno de aproximadamente cuatro destinadas solo para el acopio de ellas. 

• La tuneladora es una máquina que permite excavar túneles a sección circular completa desde un único frente, asegurando el sostenimiento del túnel mediante la colocación inmediata del revestimiento definitivo en la medida que se avanza. Dicho revestimiento corresponde a anillos de hormigón prefabricado que se componen cada uno de 7 elementos o “dovelas”.
• La tuneladora va instalando cada anillo de siete dovelas, las cuales van ingresando de manera continua a la máquina mientras ésta avanza excavando. Cada anillo de dovelas tiene un diámetro exterior de 9,5 metros, 32 centímetros de espesor, 1,7 metros de profundidad y un peso de casi 40 toneladas.
• La tuneladora es una máquina de alto rendimiento, de 110 metros de largo aprox. y de 9,8 metros de diámetro. Cuenta con una rueda de corte giratoria accionada por motores eléctricos.
• La tierra que se extrae a través de una cinta transportadora hasta el final del tramo de túnel, permitiendo así acumularla en un solo punto, lo que produce menos impacto en la superficie y en las personas, que vendrían siendo los vecinos y las vecinas de las comunas de Renca, Cerro Navia y parte de Quinta Normal.
• Para mantener estable el terreno donde se está excavando, la tuneladora va estabilizando el frente mediante la aplicación de presión al mismo, minimizando así las deformaciones en el terreno. Por esta razón, la máquina elegida es una tuneladora del tipo EPB (Earth Pression Balance).
• Específicamente, el Tramo 1 de Línea 7 considera la ejecución de 6,6 kilómetros de túnel interestación con la tuneladora. En ese tramo también se utilizará la metodología constructiva habitual (NATM) en 1,4 kilómetros, principalmente para los túneles de estación y cola de maniobras, completando así aproximadamente 8 kilómetros de túneles.
• Este tramo fue adjudicado a la empresa TBM y Tunel SpA y considera en su alcance al conjunto de siete estaciones que van desde la estación terminal o número 1 ubicada en la intersección de Av. Vicuña Mackenna con Av. Brasil, en Renca, hasta la estación N°7 ubicada en la intersección de Av. Mapocho con Av. Walker Martínez, en Quinta Normal.
• En febrero, Metro exhibió a la comunidad los distintos componentes, partes y piezas, y explicó a la comunidad el proceso de armado, ensamble y soldadura de la máquina tuneladora, para el proceso de excavación, sostenimiento y terminación del túnel de Línea 7. Luego, entre febrero y abril, en la misma instalación de faenas de la estación terminal, se está ensamblando la máquina en el pique de ataque a 25 metros de profundidad de la superficie, por dónde se iniciará la etapa de excavación del túnel con la tuneladora en los próximos meses. 
• Esta tecnología ya se ha utilizado en la ejecución de túneles de metros alrededor del mundo, como, por ejemplo, en las ciudades de Barcelona (España), París (Francia), Londres (Reino Unido), Sidney (Australia), Tokyo (Japón), Quito (Ecuador) y Lima (Perú), entre otros. 

• La futura Línea 7 tendrá 26 kilómetros de longitud y 19 estaciones. Las comunas por las que atravesará son ocho: Renca, Cerro Navia, Quinta Normal, Santiago, Recoleta, Providencia, Las Condes y Vitacura; tres de las cuales se incorporan por primera vez a la red de Metro (Renca, Cerro Navia y Vitacura), beneficiando a una población estimada de 1,6 millones de habitantes. 
  • La comuna de Recoleta se incorpora al trazado, ya que el acceso de la estación Baquedano de Línea 7 se emplazará en el extremo oriente del Parque Gómez Rojas, frente a la Facultad de Derecho de la Universidad de Chile. Metro ingresará un Estudio de Impacto Ambiental (EIA) adicional para la materialización de este nuevo acceso.
• Cuando la Línea 7 esté operativa, el tiempo de viaje esperado entre las futuras estaciones terminales se estima que sea en torno a 37 minutos, lo que implica una reducción del 49% de tiempo respecto de lo que ese trayecto tarda actualmente a través del sistema de buses (en torno a 72 minutos).
• En julio del 2021 el proyecto obtuvo la Resolución de Calificación Ambiental (RCA) por parte del Servicio de Evaluación Ambiental (SEA). En noviembre se adjudicó la ejecución de obras civiles de excavación de piques, galerías y túneles de 6,6 kilómetros del sector poniente del trazado y que se realizarán mediante una máquina tuneladora. Finalmente, en diciembre del mismo año se adjudicó la fabricación de 37 trenes nuevos que circularán por este trazado.
• En febrero de 2022, Metro inició las obras de construcción de la futura planta de dovelas en la comuna de Renca. Las dovelas son estructuras de hormigón prefabricado que revestirán los túneles por donde circularán los trenes y que serán instaladas por la tuneladora. 
• En octubre de 2022, el Presidente de la República, Gabriel Boric Font, dio el vamos a la etapa de excavación de Línea 7 en el pique de construcción ubicado en el Parque Balmaceda a la altura de Providencia con Condell.  
• En cuanto a generación de empleo, se estima que este proyecto creará más de 24 mil puestos de trabajo, desde el inicio de obras hasta su puesta en servicio, que se proyecta para 2028.
• En el primer año de puesta en servicio de Línea 7, se espera reducir en emisiones y consumos de combustible aproximadamente 33 mil toneladas de CO², lo que estimativamente equivaldría a plantar 55 mil árboles adultos. 
• Metro proyecta que, durante el primer año de puesta en servicio de Línea 7, este nuevo trazado transportará 60 millones de pasajeros aproximadamente.
• Al cierre de marzo de 2024, el proyecto de Línea 7 registra un avance del 15%.
• El monto de inversión de Línea 7 asciende a USD 2.528 millones.

• Actualmente, Metro se encuentra en la etapa de excavaciones de piques, galerías y túneles de Línea 7. A la fecha, se encuentran entregados a su contratista principal y en obras 28 de un total de 40 frentes de trabajo.  Se espera alcanzar progresivamente 40 frentes de trabajo simultáneos en las ocho comunas del trazado durante el 2024.
• La etapa de excavación de piques, galerías y túneles de Línea 7 se extenderá hasta 2026 con la construcción de 26 kilómetros de túnel, seis piques de ventilación y las galerías de acceso necesarias para las 19 estaciones del trazado.
• Luego, comenzará la etapa de obras civiles de las estaciones. Esto se proyecta comience durante el 2025 en las primeras estaciones y termine a mediados de 2028 con las últimas estaciones. Junto con la implementación de los sistemas y la energización de vías, se dará paso al primer tren, a continuación, la marcha blanca de los trenes y finalmente a la puesta en servicio.