Aspectos geotécnicos de la construcción de una nueva línea de metro subterránea en la cuenca terciaria de londres

Resumen

Los incidentes originados por causas geotécnicas pueden llegar a ocasionar retrasos, sobrecostes e incluso la pérdida de vidas humanas en los proyectos de ingeniería civil. La interacción terreno-estructura depende, principalmente, de las propiedades de los materiales geológicos afectados y un diseño satisfactorio requiere de un preciso modelo geológico y geotécnico de partida dado que cualquier error puede cuestionar la estabilidad de la estructura. Esto resulta, si cabe, aún más importante en el caso de las excavaciones subterráneas, como por ejemplo los túneles, que conllevan numerosos riesgos adicionales por la interacción con el espacio subterráneo y la incertidumbre asociada con el mayor o menor grado de conocimiento geológico. En un ámbito urbano, como Londres, los riesgos se incrementan, dada la posible afección a otras estructuras previas del entorno, bien sean subterráneas o superficiales. La investigación que conforma este trabajo de tesis doctoral ha pretendido aportar novedades al conocimiento de la geología y comportamiento geotécnico de los materiales cenozoicos de la cuenca de Londres, a partir de: (i) la recopilación de la información obtenida a partir de las investigaciones geológicas y geotécnicas desarrolladas durante diversas excavaciones subterráneas y (ii) el análisis del comportamiento de los materiales ante los cambios tensionales debido a la excavación de los túneles, en especial en la formación Arcilla de Londres y en los niveles arenosos del Grupo Lambeth. En particular, las principales conclusiones son: • La investigación geotécnica e hidrogeológica en el sector la península de Limmo, al este de Londres, a la que se suman los datos obtenidos durante las excavaciones para diferentes estructuras subterráneas en esta zona, confirman la presencia de un sistema de fallas que afectan a los materiales del Paleógeno. Se interpreta que estas estructuras son resultado de una inversión tectónica de una cuenca pull-apart transformada en una estructura de flor positiva, lo que resulta consecuente con las hipótesis previas que apuntaban a una compartimentación de la cuenca, que se manifiesta en superficie a través de la red de drenaje. • En la Formación Arcillas de Londres se produce un aumento de su fisuración en el entorno de las fallas reduciéndose, en estas zonas, de forma significativa los parámetros resistentes representativos de estos materiales. Esto conlleva una problemática asociada en las obras subterráneas, constatada en los frentes de excavación y en las destrozas, si bien no condiciona su integridad estructural. • Afrontar la excavación de capas de arenas saturadas del Grupo Lambeth en frente abierto en cualquier diámetro de excavación (cavernas y galerías) es viable siempre que se adopten medidas de drenaje activo de las mismas. Debido al reducido caudal de bombeo requerido y de la distribución espacial en capas lenticulares, es necesario utilizar eyectores si se desea hacer desde superficie. La capacidad de realizar un bombeo desde el frente de excavación está limitada por la presión sub artesiana, siendo recomendable reducir esta presión a valores menores de 1 bar. • El drenaje de las capas de arenas del Grupo Lambeth puede ocasionar asientos en superficie, cuya magnitud depende del espesor de la capa drenada, de su módulo de deformación y de su permeabilidad, aspectos a fijar en futuros proyectos. En los casos analizados se documentaron asientos reducidos, de 1mm/1m de rebaje, que no comprometen la seguridad de las estructuras superficiales. • La utilización de sistemas de bombeo para la excavación de túneles precisa de un mantenimiento intensivo para evitar ascensos repentinos del nivel freático debido a pérdidas de presión por fugas o problemas de suministro eléctrico, siendo aconsejable disponer de sistemas redundantes y de monitorización. • Se constata la importancia de actualizar los modelos geotécnicos correspondientes a proyectos de obras subterráneas deben de actualizarse permanentemente con la información obtenida durante el transcurso de las obras. Este aspecto ha quedado ejemplificado la mejora del modelo geológico a partir del uso de datos granulométricos y los proporcionados por los taladros de prospección y los manómetros, sin necesidad de detener el avance de la tuneladora o de acceder al frente de excavación en condiciones hiperbáricas.