Geología Aplicada: Trabajo Práctico:
El Túnel del Canal de la Mancha
Integrantes: •
Acosta, Noelia.
•
Delbino, Delbino, Jesica.
•
Manatini, Jonatan.
•
Mendoza, Gonzalo.
Geología Aplicada
Trabajo Practico: “El Túnel del Canal dela Mancha” “El diámetro de la sección de excavación de los túneles ferroviarios tiene un máximo de 8,70m; el diámetro interior, o sea, el de la sección revestida, es de 7,60m. Para la galería de servicio el diámetro de excavación es de 6,00m y el de la sección revestida de 4,80m.” ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Geología Los túneles se han perforado a una profundidad comprendida entre 25m y 45m bajo el fondo del mar. De los 50km de su longitud, los 45km a partir del margen británico se encuentran en un estrato cretácico del paleozoico, con calizas blandas muy impermeables y homogéneas, que permitieron una perforación a buen ritmo. Estas calizas se apoyan sobre un lecho de arcilla también muy impermeable, que aflora en la proximidad de la boca británica. Sobre los 5 primeros kilómetros a partir de la boca francesa, los túneles atraviesan una zona de areniscas fracturadas. Las condiciones geológicas desfavorables han exigido modificaciones, tanto en tipo de tuneladoras como en los anillos de revestimiento, con respecto a los que, para una y otras, se emplearon las calizas sanas del resto del trazado. Las condiciones geológicas de subsuelos condicionaron el trazado en planta y perfil de los túneles. Se trató de situar la mayor parte posible de estos dentro del estrato calizo. Por otra parte se intentaba no pasar de pendientes del 1,5%, lo que suponía un umbral de consumo energético a un sistema ferroviario de alta velocidad. En el proyecto se consideraron a si mismo condiciones favorables para el drenaje y el bombeo de aguas filtradas. También los riesgos sísmicos fueron tenidos en cuenta en la concepción de los túneles. Una amplia gama de estudios sobre series de datos históricos se llevó a cabo para evaluar riesgo de temblores de tierra en el entorno. La diferente estructura geológica de las márgenes del canal ha impuesto diferencias en soluciones proyectadas para los anillos. Las dovelas británicas se adosaron unas a otras para formar anillos de 8 dovelas en tuéneles ferroviarios y 6 dovelas en la galería de servicio; la última dovela encajada constituye la clave de la bóveda del elemento. Por el contrario en el lado francés los anillos se han formado con 6 dovelas sujetas entre sí por bulones, y disponiendo juntas para asegurar la estanqueidad del revestimiento.
Acosta, Noelia – Delbino, Jesica – Manatini, Jonatan - Mendoza, Gonzalo.
2
Geología Aplicada
Trabajo Practico: “El Túnel del Canal dela Mancha”
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Proyecto:
La longitud del túnel subterráneo es de 50km de los cuales 34km están bajo del mar. Los trenes son de construcción especial y están proyectados para alcanzar una velocidad de 160km/h. Pueden transportar pasajeros, cargas y automóviles. El túnel sigue por la mayor parte de su trayectoria una roca calcárea (blue chalk). Frente a la costa francesa esta capa se pliega hacia abajo y el túnel debe traspasar una zona de roca fracturada que exige el uso de inyecciones. El avance de los distintos tubos se inició en ambos lados. Desde pozos profundos se comenzó a avanzar en las dos direcciones, hacia el mar y hacia la costa. Las gigantescas máquinas de perforación, las más grandes de un diámetro de casi 9m, debía mantener una velocidad de avance de 140m por semana. En condiciones favorables se logró superar 240m por semana. Acosta, Noelia – Delbino, Jesica – Manatini, Jonatan - Mendoza, Gonzalo.
3
Geología Aplicada
Trabajo Practico: “El Túnel del Canal dela Mancha” El publicitado encuentro de los ejes teóricos de los túneles de servicio debajo del canal se hizo con un desvío de solo 358mm. Esta hazaña fue posible mediante geodesia satelital y tecnología láser. El revestimiento del túnel se realiza con elementos premoldeados que se elaboran en plantas bajo techo y se ubican, en Francia, cerca del pozo de entrada y, en Inglaterra a casi 100km de distancia. De allí son transportados por ferrocarril a la obra. Las razones de esta ubicación fueron los altos precios de la tierra, restricciones de tipo ambiental y otras consideraciones. ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Después de un análisis geológico cuidadoso, se seleccionó un trazado que llevaba una capa de roca conocida como marga cretácea. Esta es una roca blanda e impermeable que consiste en carbonato de calcio y arcilla y que normalmente es considerado seguro y resistente para el trabajo de perforación de túneles. La confianza de esta roca como material durable fue reforzada, cuando se confirmó el excelente estado en que se encontraba el túnel no revestido del Coronel Beaumont cerca de Shakespeare Cliff. Geólogos determinaron los límites de la capa, que resulto en una profundidad del trazado que varía entre 25m a 45m debajo del lecho del mar. La alineación del túnel fue realizada de tal manera que un máximo de la longitud del túnel corría en la marga cretácea. Al aproximarse a la terminal de Folkstone, el túnel pasa por una arcilla y otros estratos. En los primeros 5km desde la terminal de Calais se debería pasar por zonas de fallas, formadas de grava y arena. La excavación del túnel de servicio comenzó el 1/12/87 desde Shakespeare Cliff cerca de Folkstone. Un mes más tarde se inició el túnel de servicio Frances desde las costas de Sangatte. Los tres túneles se encontraron terminados a fines de julio de 1991. Cerca de la costa francesa se encuentra la roca fisurada y saturada de agua donde el túnel tenía que avanzar. Este terreno requería maquinas más complejas para poder perforar y al mismo tiempo sellar bajo presión de agua. El progreso resulto inevitablemente más lento en el lado francés y el punto de encuentro de dos de los túneles estaba más cerca de la costa francesa. Los 130 pasajes transversales de 3,3m de diámetro y distanciados aproximadamente cada 375m fueron excavados y revestidos manualmente por equipos separados. ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Disposición del material excavado. En Inglaterra, el material se sacó por cinta transportadora y tren hasta una plataforma baja existente en la base de Shakespeare Cliff. La cinta transportadora estaba cerrada para detener la expansión de polvo al aire o mar. El material fue depositado detrás de un muro de contención permanente de Acosta, Noelia – Delbino, Jesica – Manatini, Jonatan - Mendoza, Gonzalo.
4
Geología Aplicada
Trabajo Practico: “El Túnel del Canal dela Mancha” una longitud de 1,70km y servía para ampliar la plataforma natural, conocida como Lower Shakespeare Cliff. Este método fue elegido, porque los contratistas concluyeron que el impacto sobre el medio ambiente de la nueva plataforma sería preferible al daño provocado por el transporte de semejante volumen de material a otro sitio. Parte del sistema de refrigeración y ventilación fue allí construido y la plataforma tiene ahora 36 hectáreas. Gran parte del área fue convertida en paisaje y destinada a la recreación, mientras una parte fue destinada a la reserva ecológica. En Sangatte, Francia, el material fue triturado y mezclado con agua, formando una suspensión. Esta fue bombeada a un lago artificial detrás de un dique en Fond Pignon cerca de Sangatte. A medida que se producía el secado se fue parquizando para integrarla a la colina de los alrededores. ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Los ejes de los dos túneles solo diferían 10cm verticalmente y 50cm horizontalmente. El encuentro se realizó en un punto distante 22km de Shakespeare Cliff y 15,50km de Sangatte. Posteriormente al encuentro, el cabezal de corte británico fue enterrado en un costado y cubierto de hormigón; se estimó que desmantelarlo y removerlo hubiera resultado más caro. Los franceses desmantelaron su máquina y la removieron del túnel. La terminación del túnel de servicio aclaró las incertidumbres geológicas y permitió avanzar a toda velocidad con los túneles fer roviarios. El primer encuentro del túnel norte ocurrió con tres meses de anticipación al programa del 28 de mayo de 1991. El tercero y último encuentro ocurrió el 28 de junio de 1991. La frontera entre Inglaterra y Francia fue marcada en un punto del túnel ferroviario sud a 18km de la costa inglesa y 19km de la costa francesa. ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Marga cretácica: Creta (geología), caliza de color blanco apagado o blanquecino compuesta por restos de organismos marinos pequeños como foraminíferos y cocolitos. También se la conoce como jaboncillo de sastre, empleada para hacer señales en las telas. Su composición química es carbonato cálcico casi puro con trazas de otros minerales. Varía en dureza y textura desde variedades porosas muy blandas hasta tipos de grano compacto más duros. La creta es particularmente común en estratos del periodo cretácico (Latín creta, “marga”). Se encuentran grandes yacimientos en Iowa, Texas y Arkansas, y en las islas Británicas. Puede verse marga cretácica en los blancos acantilados de Dover, a ambos lados del Canal de la Mancha. Información obtenida del video: El tunel del canal tardo 7 años en construirse y requirió un millón de toneladas de hormigón suficientes para construir el empire state building tres veces. Acosta, Noelia – Delbino, Jesica – Manatini, Jonatan - Mendoza, Gonzalo.
5
Geología Aplicada
Trabajo Practico: “El Túnel del Canal dela Mancha” Europa, gran Bretaña y Francia, han estado separadas por el canal de la mancha. Con 34 km de anchura es el doble de ancho que el gran cañon. Las dos naciones habían pasado cientos de años en guerra hasta el siglo 19, para muchos habitantes de ambos lados su relación sigue siendo de amor y odio. La idea de construir un túnel para unir a dos antiguos enemigos levanto una gran polémica, pero el potencial incremento del comercio en ambos país constituyo un incentivo irresistible. En 1986 la primer ministro británica, y el presidente francés acordaron construir el túnel del canal. Pero el presupuesto se reunió mediante financiación privada. En diciembre 1987 comienza la excavación, dos ejércitos de excavadores, uno británico y otro francés, se dirigieron bajo tierra, cada uno formado por 4mil obreros. Cada equipo comenzó a escavar desde su propia costa compitiendo por ser el primero en llegar al punto medio bajo el canal. El equipo británico estaba formado por una elite de trabajadores reclutada en los principales proyectos subterráneos del mundo. Tenian que excavar dos tuneles ferroviarios principales mas un túnel central de servicio con la anchura de una autovía de cuatro carriles. Ademas de 245 pasarelas de cruce que serian las salidas de emergencia cruciales en caso de incendio o accidente dentro del túnel. Encima de los tuneles se construirían ventiladores para liberar la enorme presión producida por los veloces trenes y unas gigantescas cavernas de cruce que permitirían a los trenes cambiarse de un túnel a otro para permitir las tareas de mantenimiento. En total sumaban unos 163 km de tuneles a excavar. Cuando comenzó la excavación los tuneladores eran conscientes de los peligrios y riesgos a los que se enfrentaban al realizar la tarea que les tocaba. Sobre sus cabeza había 100m de agua salada y lecho rocoso. Las maquinas son como fabricas en miniatura, cada maquina dispone de energía agua y electricidad. Contiene un taller por si hace falta reparaciones, es auto suficiente, tiene todo lo que necesita. 12 tuneladoras francesas y británicas excavaron el tuneles las 24 horas los 7 dias de la semana. Las cuchillas de acero forjado de alta tensión excavan 10 toneladas de tierra con cada giro, las maquinas han sido diseñadas especialmente para este proyecto, cuando terminen su labor se usaran como chatarra. Los británicos tenían las maquinas mas rapidas que devoraban hasta 75 m y 36mil toneladas de roca al dia. Las maquinas francesas eran un 25% mas lentas pero contaban con una ventaja mas clave, sus cabezas portadoras estaban protejidas con un dispositivo resistente al agua que les permitia funcionar con seguridad incluso en suelos empapados por agua. Las planchas de hormigón que se usaban para reforzar el techo del túnel eran tan grandes como un auto, y el tripe de pesadas. No se trataba de hormigón corriente, sino de una receta especial que utilizaba granito que lo hacia mas resistente del que se emplea para fabricar reactores nucleares. Los poderosos brazos hidráulicos de las tuneladoras instalaban las planchas de hormigón en su sitio formando las paredes de los tuneles. Las tuneladoras requerían un suministro continuo de planchas de hormigón para avanzar sin detenerse, esto hacia que cada retraso en el proyecto costara mucho dinero, debido a que el proyecto estaba financiado con capital privado. Acosta, Noelia – Delbino, Jesica – Manatini, Jonatan - Mendoza, Gonzalo.
6
Geología Aplicada
Trabajo Practico: “El Túnel del Canal dela Mancha” El éxito se lograría si se lograba realizar los dos tuneles alineados, de lo contrario podrían ponerse vidas en peligro. De lo contrario habría que introducir correcciones de ultima hora que acarrearía la aparición de curvas bruscas. Dado los trenes que operan a alta velocidad requieren un trayecto en línea recta para trabajar con seguridad, seria mu y peligroso realizar esas curvas bruscas.
El margen de error era muy reducido, los tuneles no podrían desviarse mas de 2,5m. Ademas si las maquinas tuneladoras se salían de su trayectoria, podrían encontrase con zonas inundadas o producirse el colapso del túnel, produciendo entonces la muerte de vidas humanas. Trazar una trayectoria subterránea exacta una distancia tan larga es muy difícil de lograr, las reglas ordinarias de los topógrafos no eran aplicables, normalmente trabajan midiendo en la superficie angulos a lo largo del terreno pero en este caso no son aplicables estos métodos. Dado que un túnel ocupa un espacio tridimensional (a diferencia de las ru tas) puede ir hacia arriba, abajo y hacia la izquierda o derecha. Para mantener la trayectoria según lo planeado los topógrafos tuvieron que recurrir a la geología, a lo largo de su curso subterráneo el túnel recorrería distintos estratos de tierra y roca con consistencias muy distintas, los geólogos necesitaban analizar los estratos que cruzan el canal, necesitaban un estrato adecuado para excavar (debía ser impermeable para resistir a las inundaciones y lo bastante compacto para no desmoronarse durante la excavación), por lo que se decidió utilizar el estrato de tiza azul. Se realizaron distintas excavaciones para identificar el recorrido del estrato que se seleccionó para realizar la excavación. Se utilizaron métodos de medición de cambios de velocidad de las ondas de sonido al atravesar diferentes capas de roca y tierra. Para mantener el curso de excavación se utilizaron sistemas de guías laser, según iban avanzando las maquinas los sistemas laser verificaban si la tuneladora se iba moviendo en la trayectoria prevista de manera instantánea, pudiendo hacerse correcciones de rumbo si era necesario. En marzo de 1988 en un túnel de servicio del lado británico, apareció agua en un túnel de servicio inundando el túnel quedando así la obra paralizada. Se determinó que era agua de mar proveniente del canal. Comenzaron a realizarse roturas en el techo del canal que pudo conllevar el derrumbe del canal. Se determinó que el estrato de roca estaba fracturado con fallas y Acosta, Noelia – Delbino, Jesica – Manatini, Jonatan - Mendoza, Gonzalo.
7
Geología Aplicada
Trabajo Practico: “El Túnel del Canal dela Mancha” grietas que lo atravesaban. Se taparon las grietas con placas de hierro reforzado logrando así contener el túnel. Se utilizó la tierra extraída del túnel para verterla al mar y extender la costa inglesa creando nuevos sitos de almacenaje para que poder avanzar con mayor rapidez, en total se vertieron 17millones de toneladas de tierra, suficiente para rellenar más de 2mil piscinas olímpicas. Después de 3 años de excavación se logró con el objetivo de que los dos equipos de excavadores se encontraran, se llegó con un error de 35 cm. Luego del trabajo una de las excavadoras debía ser enterrada, de manera de poder salvar a una de ellas. Las maquinas británicas fueron las que se enterraron. A lo largo de 4 meses siguientes se unieron los otros cuatro túneles con éxito. Los obreros excavaron cientos de pasadizos de unión entre ellos cada varios metros, y taladraron los conductos de presión del aire y las cavernas para cruzar los tuéneles. En mayo de 1991 el túnel del canal estaba por fin excavado. Los retrasos hicieron que el presupuesto para la excavación se modificara de 1900 a 3000 millones de euros. El 6 de mayo de 1994 la reina de Inglaterra y el presidente francés inauguran el túnel del canal con un año de retraso. Los retrasos y el cobro los intereses habían elevado el costo total del canal hasta los 15mil millones de euros (suficientes para lanzar 33 cohetes espaciales). En 1996 el túnel llevaba abierto un año y medio y sus resultados económicos eran negativos, debido al poco uso por los pobladores.
Acosta, Noelia – Delbino, Jesica – Manatini, Jonatan - Mendoza, Gonzalo.
8
Geología Aplicada
Trabajo Practico: “El Túnel del Canal dela Mancha”
Acosta, Noelia – Delbino, Jesica – Manatini, Jonatan - Mendoza, Gonzalo.
9
