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Recomendaciones técnicas al revestimiento para túneles viales, en beneficio de la seguridad, sostenibilidad y su vida útil 1 Bogotá D.C., octubre de 2021 1 TÍTULO Recomendaciones técnicas al revestimiento para túneles viales, en beneficio de la seguridad, sostenibilidad y su vida útil” 2 AUTORES Ingeniero Civil GERMÁN PARDO ALBARRACÍN, Especialista en Gerencia para Ingeniería, Máster en Túneles y Obras Subterráneas, presidente de la Sociedad Colombiana de Ingenieros SCI. Ingeniero Civil ANTONIO JOSÉ RODRÍGUEZ JARAMILLO, Especialista en Túneles y Obras Subterráneas, Máster en Túneles y Obras Subterráneas, presidente de la Asociación Colombiana de Túneles y Obras Subterráneas ACTOS 3 RESUMEN Las obras subterráneas, en particular los túneles viales, deben contar con estructuras que garanticen la seguridad de las personas que transitan por allí, en ese sentido, el diseño del revestimiento definitivo del túnel juega un papel fundamental al interior de la estructura del macizo rocoso colombiano. Hoy en el mundo, las recomendaciones de PIARC 1 e ITA 2 , indican que se deben tomar todas las previsiones para construir túneles viales, evitar siempre el riesgo de pérdida de vidas humanas y entender que el cierre de un túnel por afectaciones de incendios u otros accidentes es demasiado costosa para un país y afecta de manera directa a los usuarios, con riesgo de pérdida de vidas humanas. En Colombia, las grandes inversiones que se realizan en túneles, ameritan que las obras públicas deban ser de mayor durabilidad, con periodos de 80 a 100 años, altamente seguros, con bajos costos de mantenimiento y ambientalmente sostenibles, a lo cual se debe tener en cuenta, que la gran mayoría de ellos no cuentan con vías alternas razón por la cual los cierres por motivos de reparación se deben minimizar al máximo. En ese orden de ideas, el presente resumen brinda recomendaciones sobre algunos parámetros técnicos sobre los diferentes tipos de revestimiento usuales en este tipo de obras, como lo son el Revestimiento de Capa Doble (RCD), el Revestimiento de Capa Sencilla (RCS) y el Revestimiento de Capa Compuesta (RCC), acompañados con Recubrimientos para el Mantenimiento y Seguridad Vial (RSV). 1 PIARC, Asociación Mundial de la Carretera, fundada en 1909, comparte conocimientos y técnicas sobre carreteras y transporte por carretera, así como el intercambio de conocimientos, incluso los túneles. 2 ITA, Asociación Internacional de Túneles y Espacios Subterráneos, fundada en 1974 por iniciativa de diecinueve naciones, promueve el uso de túneles y espacios subterráneos a través del intercambio de conocimientos y la aplicación de tecnología.

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Recomendaciones técnicas al revestimiento para túneles viales, en beneficio de

la seguridad, sostenibilidad y su vida útil

1

Bogotá D.C., octubre de 2021

1 TÍTULO

“Recomendaciones técnicas al revestimiento para túneles viales, en beneficio de la

seguridad, sostenibilidad y su vida útil”

2 AUTORES

Ingeniero Civil GERMÁN PARDO ALBARRACÍN, Especialista en Gerencia

para Ingeniería, Máster en Túneles y Obras Subterráneas, presidente de la

Sociedad Colombiana de Ingenieros – SCI.

Ingeniero Civil ANTONIO JOSÉ RODRÍGUEZ JARAMILLO, Especialista en Túneles

y Obras Subterráneas, Máster en Túneles y Obras Subterráneas, presidente de la Asociación

Colombiana de Túneles y Obras Subterráneas – ACTOS

3 RESUMEN

Las obras subterráneas, en particular los túneles viales, deben contar con estructuras que

garanticen la seguridad de las personas que transitan por allí, en ese sentido, el diseño del

revestimiento definitivo del túnel juega un papel fundamental al interior de la estructura del

macizo rocoso colombiano.

Hoy en el mundo, las recomendaciones de PIARC1 e ITA2, indican que se deben tomar todas

las previsiones para construir túneles viales, evitar siempre el riesgo de pérdida de vidas

humanas y entender que el cierre de un túnel por afectaciones de incendios u otros accidentes

es demasiado costosa para un país y afecta de manera directa a los usuarios, con riesgo de

pérdida de vidas humanas.

En Colombia, las grandes inversiones que se realizan en túneles, ameritan que las obras

públicas deban ser de mayor durabilidad, con periodos de 80 a 100 años, altamente seguros,

con bajos costos de mantenimiento y ambientalmente sostenibles, a lo cual se debe tener en

cuenta, que la gran mayoría de ellos no cuentan con vías alternas razón por la cual los cierres

por motivos de reparación se deben minimizar al máximo.

En ese orden de ideas, el presente resumen brinda recomendaciones sobre algunos parámetros

técnicos sobre los diferentes tipos de revestimiento usuales en este tipo de obras, como lo son

el Revestimiento de Capa Doble (RCD), el Revestimiento de Capa Sencilla (RCS) y el

Revestimiento de Capa Compuesta (RCC), acompañados con Recubrimientos para el

Mantenimiento y Seguridad Vial (RSV).

1 PIARC, Asociación Mundial de la Carretera, fundada en 1909, comparte conocimientos y técnicas

sobre carreteras y transporte por carretera, así como el intercambio de conocimientos, incluso los túneles. 2 ITA, Asociación Internacional de Túneles y Espacios Subterráneos, fundada en 1974 por iniciativa de

diecinueve naciones, promueve el uso de túneles y espacios subterráneos a través del intercambio de

conocimientos y la aplicación de tecnología.

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Desde el punto de vista del comportamiento de cada sistema, las siguientes recomendaciones

van en beneficio del interés general de los usuarios de la vía, por encima de otras

consideraciones, maximizando la seguridad, la vida útil, las labores de inspección y la

sostenibilidad ambiental, de acuerdo con las experiencias constructivas en Colombia con los

revestimientos y recubrimientos anteriormente mencionados.

Palabras clave: Túnel, revestimiento, recubrimiento, seguridad, sostenibilidad.

ABSTRACT:

The underground works, in particular the road tunnels, must have structures that guarantee

the safety of the people who pass through there, in that sense, the design of the final tunnel

lining plays a fundamental role within the structure of the Colombian rocky massif.

Today in the world, the PIARC and ITA recommendations indicate that all provisions must

be taken to build road tunnels, always avoid the risk of loss of human life and understand

that the closure of a tunnel due to fire or other accidents is too expensive for a country and

directly affects users, with the risk of loss of human life

In Colombia, the large investments that are made in tunnels deserve that public works should

be of greater durability, with periods of 80 to 100 years, highly safe, with low maintenance

costs and environmentally sustainable, which must be taken into account Note that the vast

majority of them do not have alternate routes, which is why closures for repair reasons should

be minimized as much as possible.

In that order of ideas, this summary provides recommendations on some technical parameters

on the different types of coating common in this type of works, such as Double Layer Coating

(RCD), Single Layer Coating (RCS) and Composite Layer Coating (RCC), accompanied by

Coatings for Road Maintenance and Safety (RSV).

From the point of view of the behavior of each system, the following recommendations are

in the general interest of road users, above other considerations, maximizing safety, useful

life, inspection work and environmental sustainability, according to the construction

experiences in Colombia with the aforementioned coatings and coatings.

Keywords: Tunnel, lining, coating, safety, sustainability.

4 INTRODUCCIÓN

El relieve montañoso colombiano es topográficamente muy accidentado y sísmicamente muy

activo, en particular, por estar formado por los complejos movimientos tectónicos de las

placas de Nazca hacia el occidente, la Placa Suramericana al oriente y la Placa Caribe al

norte, las cordilleras se elevan lentamente a lo largo de grandes fallas activas que las bordean,

haciendo que las rocas presentes sean relativamente jóvenes, con gran actividad tectónica,

condición que genera múltiples eventos sísmicos en nuestro país, incluyendo terremotos.

Estas características geológicas con el hundimiento de algunas regiones y el levantamiento

de otras, hacen que la caracterización de la geología colombiana sea compleja y difícil de

predecir en el tiempo. Diseñar el método de excavación, así como el sistema de revestimiento

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que tendrán los túneles, requiere del estudio, investigación, conocimiento y consideración de

esas características diferenciadoras de la geología y tectónica de nuestro país.

En asuntos de hidrogeología, Colombia llega a ostentar el récord de ser el país más lluvioso

del planeta con un promedio de 3.240 milímetros al año3, situación que lo hace biodiverso y

muy rico ambientalmente, pero ello, sumado a las condiciones sísmicas, geológicas y

geotécnicas, frente a la construcción y estabilidad de los túneles, hace que Colombia requiera

de una regulación técnica diferente a la de los demás países del mundo y políticas de

sostenibilidad diferenciadoras, permitiendo que sistemas hídricos y ecosistemas no se vean

gravemente afectados ante la construcción de este tipo de obras de infraestructura vial.

Colombia es un país de montañas, cuenta con 1103 municipios que en su gran mayoría, se

ubican sobre alguna de las tres cordilleras, acerca de ellos, el Ministerio de Ambiente y

Desarrollo Sostenible4 estima que el 36% de los municipios tiene territorio en ecosistemas

de páramos; las tres principales ciudades de Colombia -Bogotá, Medellín y Cali- tienen el

27% de la población; tan solo tres Departamentos: Cundinamarca, Antioquia y Valle del

Cauca, albergan el 42% de la población colombiana; por lo tanto requiere de túneles viales,

dada la constante necesidad de movilidad del transporte de carga y pasajeros entre los

principales centros de consumo y los principales centros de producción agrícola, industrial,

y turística; desde los llanos y las selvas, hasta las costas de los océanos Pacífico y Atlántico,

pasando por grandes extensiones de páramo.

En Colombia, la infraestructura de transporte carretero ha tenido un auge considerable desde

los años noventa, con la creación de la red vial concesionada y con mayores inversiones en

materia de grandes proyectos, situación que ha conllevado a un incremento de todo tipo de

obras viales, bien sean carreteras, autopistas, puentes y túneles. Respecto a este último tipo

de obras, Colombia es líder suramericano desde hace 20 años en cuanto a obras subterráneas

de tipo carretero. El país cuenta con túneles en las tres cordilleras, cinco de ellos están entre

los más largos de Suramérica y es el país con mayor número de túneles viales en la región,

entre muchos otros, se destacan los siguientes:

• Mega obra “El Toyo” en el noroccidente antioqueño con 16 túneles cortos y uno principal

de 9.84 km

• Mega obra “La Línea” entre los departamentos de Quindío y Tolima, con 5 túneles, 3 de

ellos cortos y un túnel principal de 8.65 km más un túnel exploratorio de 8.65 km

• “Túnel de Oriente”, entre Medellín y Rionegro Antioquia, con un túnel largo de 8.23 km

y uno corto de 323 m.

• “Túnel de Occidente”, entre Medellín y San Jerónimo Antioquia, con 4.6 km

• Complejo de túneles Bogotá Villavicencio, (Misael Pastrana o Buenavista, con 4.52 km,

Renacer de 4.33 km, Boquerón de 2.4 km, túnel 5 con 1.65 km, túnel 3 con 1.44 km,

Guacapate 1,26 km, túneles cortos de Sáname, Hoya Baja, Quebrada blanca 1, Quebrada

3 Datos tomados de la Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación, publicados

en el Diario El Colombiano, edición 17 octubre de 2017. 4 Datos tomados del Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible “Colombia país de montañas”,

publicados el 11 de diciembre de 2015.

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blanca 2, Quebrada blanca 3 y Quebrada blanca 4, adicionalmente, en el sector de el

tablón y Chirajara se construyen 18 túneles más como parte del proyecto doble calzada

al llano).

• Complejo de túneles Mulaló-Loboguerrero, actualmente en construcción, con 6 túneles

entre 636 m y 5328 m.

• Complejo de túneles “Ruta del Sol” Tramo 1, entre Villeta y Honda, con 5 pares de

túneles a doble calzada, entre Cundinamarca y Tolima.

• “Túnel de Sumapaz”, entre Bogotá y Girardot, con 4.26 Km

• “Túnel de la Quiebra”, dos túneles paralelos de 4.1 Km cada uno

• “Túnel de Tesalia”, entre Irra (Risaralda) y Viterbo (Caldas), 3.49 km.

• Complejo de “túneles de Guateque” - El Secreto, en el departamento de Boyacá (15

túneles entre 90 m y 1640 m).

• Complejo de “túneles Buenavententura-Loboguerrero-Cisneros”, Valle del Cauca 22

túneles con una longitud de 8.64 Km la mayoría de ellos en longitudes de 400 a 600 m

• “Túnel Mulatos”, Tarso Antioquia, dos túneles paralelos de 2.5 Km de longitud cada uno

• “Túnel de la Avenida Colombia”, en Cali 980 m

• “Túnel de Gualanday” en la vía Girardot Ibagué, 900 m

• “Túnel Uno Cuatro”, en la vía Altamira-Florencia, entre Huila y Caquetá, 600 m

• “Túnel la Llorona”, entre Dabeiba y Mutatá Antioquia, 450 m

• “Túnel de Irra”, en Quinchía Risaralda, 420 m

• “Túneles de Guarne” y “Copacabana”, 3 túneles en autopista Medellín-Bogotá, dos de

250 m y uno de 212 m

• “Túneles de La Llana y Peñalisa”, entre Pasto y Mojarras, en Nariño, con 205 y 208 m

respectivamente.

• “Túnel Helicoidal” entre Dosquebradas y Santa Rosa de Cabal, en Risaralda, de 126 m

De acuerdo con lo anterior, se evidencia la vasta experiencia acumulada por el sector público

y privado, en cuanto al diseño y construcción de túneles carreteros, a lo cual también se

pueden añadir importantes obras e inversiones de tunelería en el sector minero-energético,

como por ejemplo, las hidroeléctricas del Rio Bogotá, El Guavio, Chivor, Guatapé,

Hidrohituango, Pagua, Porce I y II, y Paz del Río, por mencionar solo unas cuántas y que se

suman al largo listado de obras subterráneas de la ingeniería colombiana.

De otra parte, Colombia a través de la construcción de túneles, ha generado una marcada

relación entre el desarrollo económico nacional y el estado de sus carreteras5, por tal motivo,

los diseñadores y constructores de obras subterráneas, conocedores de las características

particulares del territorio, en los aspectos topográficos, hidrológicos, sísmicos, geológicos,

geotécnicos, entre otras, tienen el desafío de diseñar y construir túneles más seguros para los

usuarios de la vía y con buenas condiciones de funcionamiento durante su vida útil. En tal

sentido, el revestimiento definitivo debe cumplir con diversos criterios, tales como:

5 CEPAL, División de Recursos Naturales e Infraestructura, “Desarrollo de infraestructura y crecimiento

económico: revisión conceptual”. https://www.cepal.org/es/publicaciones/6441-desarrollo-infraestructura-

crecimiento-economico-revision-conceptual

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sostenibilidad ambiental, mínima afectación a la movilidad de los usuarios, reducir los

riesgos de colapso y mejorar la eficiencia energética, para diseñar y construir los túneles en

función del sostenimiento (estructura), la impermeabilización (infiltraciones) y fácil

inspección periódica de la estructura del túnel (revestimiento) que permita identificar

oportunamente factores de amenaza en el contorno del túnel.

Las recomendaciones técnicas al revestimiento para túneles viales, que se presentan en este

documento, se encuentran enmarcadas en el conocimiento técnico del revestimiento para

túneles, las experiencias a nivel nacional e internacional y lo establecido en los planes,

proyectos y políticas públicas vigentes; de tal manera que se puede evidenciar cómo la

impermeabilización, el drenaje, el revestimiento y recubrimiento, inciden en la seguridad,

sostenibilidad y vida útil de la infraestructura.

5 ACCIDENTALIDAD Y SEGURIDAD EN TÚNELES

Una de las premisas más importantes a tener en cuenta en el diseño, construcción y operación

de túneles, debe ser la seguridad. A nivel mundial, se reporta que día a día se construyen

túneles con mayores longitudes y en menor tiempo, la accidentalidad en la construcción y

operación de estos ha disminuido, en primer lugar, gracias a un mayor conocimiento de los

estados de esfuerzos del macizo rocoso, la implementación de técnicas modernas de

perforación y voladura que reducen la vibración, la ejecución de procesos constructivos más

eficientes y mejora en los materiales de construcción; en segundo lugar, a la implementación

de sistemas contra incendio, instrumentación para el monitoreo de deformaciones,

impermeabilización y constante seguimiento con cámaras de video al interior del túnel. Si

bien el fuego y desplomes parciales siguen siendo los principales generadores de muertes y

lesiones en túneles, la preocupación por contar con túneles seguros hará que las tasas de

accidentalidad tengan tendencia a la baja, así como otros generadores de riesgos.

Por otro lado, durante la construcción de un túnel, la caída de rocas en el frente de excavación

es la causa de accidentalidad más común, debido a factores como: alteración de los estados

de esfuerzos de la roca por la vibración que generan las voladuras, reducida visibilidad de los

operarios a causa del material particulado, deficiente iluminación que no permite detectar los

bloques sueltos o las fisuras antes de la colocación de los pernos de anclaje, o los arcos de

soporte y la presencia de infiltraciones. Por ello, se implementan importantes medidas

preventivas y de seguridad durante la construcción, con mejoras en la iluminación, reducción

de material particulado en el aire, retiro de rocas sueltas o desabombe, aplicación de concreto

lanzado, instalación de pernos, arcos y mallas, instrumentación para medición de

deformaciones e incluso trabajo dentro de esteras o jaulas de protección.

La figura 1 resume el resultado de una investigación de accidentalidad en 206 túneles

alrededor del mundo, realizada por el Instituto Tecnológico de Masachusets - MIT y el

instituto de investigación Stevens de los Estados Unidos, recientemente publicada en la

revista Science Direct en Julio de 2021 [1]. El análisis de la base de datos arrojó que la caída

de rocas en el frente de excavación representa un 66% de la accidentalidad laboral al interior

del túnel, seguida de un 20% de accidentes por caída de rocas detrás de dicho frente de

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excavación. Las operaciones en el frente de avance son las más peligrosas de toda la actividad

de construcción del túnel; el análisis de la base de datos muestra que las condiciones

inesperadas del suelo, son a menudo la razón principal de los accidentes de túneles durante

la construcción. A pesar de los recientes esfuerzos realizados para mejorar la tecnología en

los túneles existentes, pronosticar las condiciones del suelo en el frente de avance, es la tarea

más desafiante durante la construcción de túneles, debido a las importantes incertidumbres

relacionadas con el subsuelo.

Figura 1. Estadísticas de accidentalidad durante la construcción de túneles en el mundo. Fuente:

Elaboración propia, adaptado de Referencia [1]

Si bien la caída de bloques en el frente de avance de obra es la causa de accidentalidad más

común, la investigación [1] también arrojó que el desplome del techo del túnel detrás del

frente de excavación, es la segunda causa de accidentalidad más común por las razones

anteriormente expuestas. También, el estudio plantea que los accidentes ocurren entre el

primer y segundo mes de realizada la excavación, es decir, en el periodo de instalación de

soportes y fundición de concretos.

Como medidas de prevención contra accidentes debido a eventos por caída de rocas durante

la construcción del túnel, el concreto lanzado resulta ser muy efectivo, debido a que suele

controlar debilidades en la integridad de la roca circundante, protege la exposición de la roca

y permite observar nuevas fisuras y deformaciones en la cara de la roca. Pese a ser muy útil

inicialmente y relativamente económico, muchos de los accidentes laborales por eventos de

caída de roca, ocurren luego que el concreto lanzado ha sido instalado. En la mayoría de

casos de reporte de accidentes, la causa principal es el espesor insuficiente en el hormigón

proyectado o un debilitamiento de la fuerza de cohesión debido a la afluencia de aguas

subterráneas. Por ello, es recomendable que además del concreto lanzado, el túnel sea

revestido en hormigón armado tipo RCD (Revestimiento de Capa Doble), el cual se convierte

en refuerzo estructural.

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Luego que el túnel ha sido construido y está en fase de operación, se reporta en el informe,

que los incendios causados por diversos accidentes de los vehículos, son la causa de muerte

más común, dejando atrapadas las víctimas por el fuego y los gases. En este sentido, algunas

regulaciones internacionales obligan a que el transporte de sustancias peligrosas o

combustibles, se realice únicamente en horarios de tránsito reducido. Sobre el particular, los

túneles con revestimiento estructural de concreto tipo RCD, son los que mejor desempeño

han demostrado ante la acción temporal del fuego, reduciendo el riesgo y permitiendo mayor

visibilidad para que las personas logren evacuar el túnel.

A nivel nacional, se han presentado accidentes asociados a deficiencias en el revestimiento

o la ausencia de éste, con desprendimiento de roca en túneles no revestidos o que están

revestidos sin tener una instalación previa de una geomembrana, es decir, que existe una

estrecha relación entre presencia de altas humedades y menor competencia de la roca para

soportar esfuerzos. En el año 2016, ACTOS (Asociación Colombiana de Túneles y Obras

Subterráneas) publicó el artículo “Requerimientos de seguridad al interior del túnel” [2]

tomando como referentes, no solo la experiencia en Colombia sino también eventos con

fatalidades en túneles revestidos con sistemas de capa simple o compuesta (RCS y RCC)

construidos en España y que obligaron a tener reparaciones tempranas, debiendo ser

revestidos con sistemas de capa doble posteriormente. A modo de ejemplo, se tienen los

Túneles de Solsona (en Lérida, España) construidos en 2004, el Túnel de Lesarri (Bergara

País Vasco España) construido en 2004, la Galería del túnel de Somport (en Huesca, España)

y un Túnel ferroviario en Bilbao España. También en España, País Vasco y Cataluña, algunos

túneles se han revestido con concreto lanzado y lámina drenante a la vista, los cuales reportan

con frecuencia la caída de material en forma repentina (ver foto 1). La Asociación Española

de la Carretera AEC, el 30 de abril de 2021 informó que este país viene realizando una

inversión de más de 300 millones de euros del fondo del Mecanismo de Recuperación y

Resiliencia europeo6, para mejorar un total de 21 túneles de la Red de Carreteras del Estado,

deteriorados como consecuencia de accidentes e incendios, invierten para modernizar su

estructura e instalar sistemas electromecánicos con mayores estándares de seguridad. Los 21

túneles tienen revestimientos simples, compuestos o recubrimientos en lámina (RCS RCC),

es decir que adolecen de Recubrimientos de Capa Doble RCD. También Italia, actualmente

se encuentra invirtiendo recursos en túneles por no haber instalado una impermeabilización

previa entre el revestimiento y el concreto convencional.

En lo que respecta a Colombia, infortunadamente se vienen presentando problemas de caída

repentina de material en los Túneles del Sisga (foto 2) y en los nuevos túneles de la vía

Bogotá-Villavicencio, específicamente en el Túnel de Quebrada Blanca (foto 3 y 4) y

Chirajara, sin aún entrar en operación, entre otros, los cuales están revestidos con sistema de

Revestimiento de Capa Simple RCS y Sistema de Revestimiento de Capa Compuesta RCC.

6 AEC, Asociación Española de la Carretera, anuncio del secretario general de Infraestructura, Sergio Vázquez

Torrón, 30 de abril de 2021. https://socios.aecarretera.com/espacio/mas-de-300-millones-del-mecanismo-de-

recuperacion-y-resiliencia-para-mejorar-los-tuneles-de-la-red-de-carreteras-del-estado/

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Foto 1 Aspecto que presenta un Túnel,

cuando se desprende roca de manera

intempestiva por debajo del revestimiento,

el cual cede por el peso del material rocoso.

Foto 2 Túnel del Sisga con revestimiento en lámina

a la Vista y parte del contorno pierde el

revestimiento.

En el antiguo Túnel de Quebrada Blanca en la vía Bogotá-Villavicencio, en el mes septiembre

de 2021 se presentó un accidente que generó un incendio dentro del túnel (ver fotos 3 y 4),

el cual es un ejemplo claro del porqué los túneles se deben revestir. Este túnel, tiene un tramo

con revestimiento en concreto lanzado y otro con roca a la vista, seguramente en algún

momento se consideró de muy buenas características geomecánicas y se decidió no revestir.

Con el fuego, el túnel fallo en el sector especifico del incendio, pero además, la onda

expansiva de calor ocasionó desprendimientos de bloques adelante y detrás del incendio en

el sector que no se encontraba revestido, conllevando al cierre del paso automotor de manera

indefinida.

Foto 3 Túnel de Quebrada Blanca, vía

Bogotá – Villavicencio (sin revestir),

incendio de carrotanque al interior del

túnel. Caída excesiva de rocas o bloques.

Foto 4 Se observa el camión accidentado (20 de

septiembre 2021), la calzada con bloques caídos y un

alto nivel de riesgo por la inminencia de más

desprendimientos

6 IMPERMEABILIZACIÓN Y DRENAJE

Una de las funciones que cumplen los sistemas de impermeabilización y drenaje, es la de

proporcionar adecuadas condiciones de seguridad durante la construcción y operación del

túnel, con el fin de evitar flujos de infiltración de agua que se producen a través del macizo

rocoso sobre la vía y además prolongar la vida útil de los materiales constitutivos de la

estructura principal, entre otros. En esencia, el correcto manejo del agua redunda en mayores

condiciones de seguridad durante la construcción, como en la operación de los túneles.

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Se deben procurar entonces, revestimientos estancos y buscar proteger el concreto contra la

acción de aguas agresivas (sulfatos), procesos de lixiviación de finos, carbonatación y

cristalización de sales disueltas [3]. La principal acción de la presencia de agua en el macizo

rocoso, puede originar filtraciones no controladas hacia el interior del túnel a través del

revestimiento, debido a la presencia de grietas y juntas de construcción.

Por tal motivo, el sistema de revestimiento debe contar con un sistema de impermeabilización

que garantice un adecuado manejo de la humedad del túnel, siendo determinante en la vida

de su estructura, tal como lo relaciona el Manual de Túneles de México [3] en su capítulo de

drenaje e impermeabilización, cuando afirma que: “Un buen proyecto de impermeabilización

y drenaje tiene gran contribución a la seguridad de los usuarios, así como a la duración,

vida útil y calidad de la obra. Menores costos de mantenimiento durante la vida útil del túnel

son consecuencia directa de una correcta impermeabilización y un buen drenaje”, lo que

indica que, el correcto manejo del agua incide positivamente en sostenibilidad ambiental,

mientras que un mal manejo del agua incide negativamente en la seguridad.

Foto 5 Túnel “La Llorona” (antes), en roca a la vista,

presenta humedad.

Foto 6 Túnel “La Llorona” (ahora), en

proceso de revestimiento y drenaje,

En algunos proyectos, según el tipo de roca y el grado de permeabilidad del macizo, se ha

optado por seleccionar revestimientos de capa sencilla RCS o revestimientos de capa

compuesta RCC, considerando que el macizo poco o nada permeará hacia el túnel, para lo

cual algunos constructores han instalado láminas a la vista con dos propósitos: uno, mejorar

el aspecto estético de la roca luego de la voladura, y dos, que el agua drene por detrás de la

lámina para ser canalizada hacia los hastiales del túnel. No obstante, las evidencias en la

mayor parte de los túneles colombianos demuestran que la alta fragmentación de los macizos

y el elevado índice de pluviosidad en el país, generan que el agua siempre migre hacia el

túnel. En las fotografías 5 y 6, se ilustra a modo de ejemplo, como el túnel de la Llorona7,

en Antioquia, construido entre 1993 y 1995 actualmente está siendo intervenido con

7 Túnel de La Llorona (Dabeiba Antioquia) construido de 1993 a 1995 en roca competente a la vista, no fue

revestido en su momento. Luego de 26 años de servicio en roca a la vista y debido a problemas de humedad y

filtraciones, en este momento está siendo revestido en RCD, dentro del proyecto ejecutado por la Concesión

Autopistas Urabá.

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revestimiento de capa doble - RCD debido a las altas filtraciones detrás de paredes,

inicialmente dejadas a la vista.

7 REVESTIMIENTO Y RECUBRIMIENTOS

Con base en lo expuesto anteriormente, resulta entonces relevante que sea de especial interés

el definir correctamente el tipo de revestimiento del túnel, toda vez que el deterioro del

mismo depende del manejo que se le dé a la humedad, tal como se expresa en el libro

Ingeotúneles, cuando afirma que: “Como resumen de todo lo expuesto, dada la frecuencia

con que se repiten las averías en los túneles debido a humedades, filtraciones y fugas, parece

aconsejable dedicar una mayor atención a los proyectos, en relación con los métodos,

procedimientos y materiales de revestimiento en túneles nuevos, a fin de conseguir con ello

la más perfecta impermeabilización que sea posible y con máximas garantías de eficacia y

durabilidad” [4].

Así las cosas, con base en los referentes internacionales y la vasta experiencia acumulada a

lo largo y ancho del país, la Sociedad Colombiana de Ingenieros (SCI), la Asociación

Colombiana de Túneles y Obra Subterráneas (ACTOS), proponen definir una regulación que

sirva al interés general desde el diseño, en favor de la seguridad de los usuarios de la vía,

optimizar la durabilidad de la infraestructura de túneles y con especial atención en el

revestimiento.

7.1 Excavación de túneles

La excavación de los túneles y su proceso constructivo, afecta directamente la estructura del

macizo rocoso, por lo tanto, el conocimiento que se tenga acerca del recubrimiento y

revestimiento de túneles, así como de la impermeabilización y drenaje a implementar, son

determinantes al momento de definir el diseño de la estructura que servirá de soporte primario

para la cavidad y para las condiciones de seguridad que se deben garantizar. El suelo y el

macizo rocoso como un todo, es el medio a través del cual varía el estado de esfuerzos, y por

ende, es preciso diferenciar mediante aproximaciones físico-matemáticas, que han de tenerse

problemas asociados a medios discontinuos y, otras asociadas al medio homogéneo continuo

e isótropo (suelos) [5], y de ahí la importancia de la técnica de excavación y el tipo de sistema

de soporte, los cuales tienen relación entre sí.

Luego de excavada la roca, el túnel debe ser protegido para reducir o eliminar cualquier

amenaza que se constituya en condición de riesgo para los obreros y para los futuros usuarios

de la infraestructura. Es claro que el suelo y el macizo rocoso por dónde discurre el diseño

vial, ha de sufrir un nuevo proceso de falla por cuenta de la excavación de un túnel. Las

discontinuidades y diaclasamientos se ven afectados, generando movilidad de fuentes de

agua y cambios de presión en la roca circundante al túnel, lo que significa tener un cuidado

excesivo al momento de seleccionar el diseño del sistema de revestimiento (inclusive el

sistema de impermeabilización), en aras de garantizar una infraestructura vial en óptimas

condiciones de seguridad.

En Colombia, la mayor parte de los macizos son geológicamente poco competentes y con un

alto grado de humedad, la excavación de túneles se lleva a cabo con el sistema convencional

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Recomendaciones técnicas al revestimiento para túneles viales, en beneficio de

la seguridad, sostenibilidad y su vida útil

11

de perforación y voladura, pese a utilizar técnicamente la energía del explosivo, siempre se

espera que haya vibraciones. Países tecnificados como Noruega (con más de 900 túneles

construidos, al menos 33 de ellos son submarinos), el sistema de excavación más empleado

de avance es la perforación y voladura, llevando control de vibraciones y la implementación

de revestimientos estructurales bien definidos y seguros.

7.2 Revestimiento

La función que desempeña el revestimiento en un túnel, es la de proteger la roca y ser soporte

primario, es decir, el revestimiento debe tener una función estructural, es el elemento esencial

que protege el túnel y a las personas que estén en su interior, ante un eventual incendio o un

desprendimiento de materiales; que son las dos principales causas de siniestros en este tipo

de infraestructura.

El revestimiento de un túnel es una estructura que está en contacto directo con la pared recién

excavada o con el sostenimiento primario instalado, previa instalación de una geomembrana,

el cual, dependiendo de su diseño, tiene la función principal de salvar vidas.

Además de la seguridad para los usuarios de la vía y de la durabilidad del túnel, el

revestimiento debe ofrecer factores de eficiencia energética y eficiencia en ventilación

forzada o natural, por lo tanto, debe ser compatible con vibraciones de equipos y corrientes

de aire y gases. Si bien, en algunos documentos se enseñan revestimientos de tipo no

estructural, lo recomendable para la condición colombiana es hacer el diseño como parte del

soporte primario (estructural), tomado como un factor de seguridad adicional del túnel ante

eventuales solicitaciones de carga del terreno-soporte a través del tiempo.

Los revestimientos deben ser impermeables, resistentes, compactos, con un espesor

adecuado, que permitan su inspección, mayor eficiencia energética, preferiblemente de

superficie lisa y, en algunos casos, provistos de recubrimientos que aumenten la luminosidad

y den mayor sensación de seguridad a los usuarios, a la vez que aumenten la vida útil de las

estructuras.

7.2.1 Revestimiento de Capa Doble RCD

El Manual de Diseño, Construcción, Operación y Mantenimiento de Túneles de 2015,

elaborado por la Universidad del Quindío, lo describe como:” consiste en la implementación

de una capa de material impermeabilizante, intermedia entre el concreto neumático del

soporte primario, y la estructura de revestimiento definitivo en concreto hidráulico fundido

in-situ”.

Así mismo, el Manual de Diseño, Construcción, Operación y Mantenimiento de túneles 2015

(5.9.2), elaborado por la Universidad del Quindío [6], cuando se refiere al revestimiento de

túneles, agrega que: “Para Colombia se recomienda el revestimiento de Capa Doble (RCD)

independiente del tipo de túnel o de las condiciones geológicas del proyecto,” denotando la

ventaja técnica que tiene el sistema RCD sobre los demás sistemas de revestimiento, para ser

implementado en los túneles de carretera de nuestro país. Esta recomendación de la

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Recomendaciones técnicas al revestimiento para túneles viales, en beneficio de

la seguridad, sostenibilidad y su vida útil

12

Universidad del Quindío, se dio en su calidad de consultor, como resultado del estudio y

consenso del grupo consultor del manual, los Especialistas e investigadores universitarios,

especialistas extranjeros provenientes de “Graz University of Technology” de Austria8,

especialistas de CTES Geoconsult de Chile9, así como diferentes especialistas de túneles

colombianos; todos ellos relacionados en el documento técnico.

Como especialistas colombianos y consultores del Manual de Túneles de 2015, es preciso

agregar en la actualidad que, con base en la experiencia acumulada durante varios años en el

diseño, construcción y supervisión de túneles, la recomendación relacionada en el manual

del 2015, sobre revestir los túneles en RCD debe permanecer para el diseño de los mismos

en Colombia (ver fotos 7 y 8), lo anterior, en virtud de los altos niveles de humedad en todos

los túneles del país y considerando además, que geológicamente la mayor parte de los

depósitos presentan alta fracturación y baja competencia como roca sana, razón por la cual

se requiere de un soporte estructural que elimine el factor de amenaza que representa el

desprendimiento de roca hacia interior del túnel.

7.2.2 Revestimiento de Capa Sencilla RCS

El Manual de Túneles 2015, elaborado por la Universidad del Quindío, lo describe como:

”Esta configuración no emplea un sistema de impermeabilización (capa impermeable). Está

compuesto por una o varias capas de concreto neumático, y su aplicación se limita a túneles

con bajas infiltraciones y con longitudes inferiores a 700 m”.

7.2.3 Revestimiento de Capa Compuesta RCC

El Manual de Túneles 2015, elaborado por la Universidad del Quindío, lo describe como:

”Consiste en la implementación de una capa de impermeabilizante a la vista, instalada sobre

la(s) capa(s) de concreto neumático” (ver fotos 7 y 8).

7.3 Recubrimiento

El termino recubrimiento en los túneles, se emplea básicamente para indicar el uso de capas

de materiales con funciones no estructurales. Se consideran recubrimientos, todos aquellos

elementos que deben proteger ante el punzonamiento, como, por ejemplo, las geomembranas,

también aquellas capas que protegen los elementos que no pueden estar en contacto con el

agua y también se considera como recubrimiento, las capas de pasivación o anticorrosivas

del acero. Otra connotación válida, es que los recubrimientos son capas estéticas o de

utilización de láminas drenantes que permiten el manejo de las infiltraciones laterales, pero

sin que se pueda llegar a determinar como impermeabilización y/o protección de algún

elemento estructural [6].

8 University of Technology, Campus Alte Technik Austria, son pioneros del reconocido método Austriaco de

construcción de túneles NATM, que lleva más de 50 años siendo implementado en el mundo.

9 Comité de Túneles y Espacios Subterráneos CTES de Chile, es una entidad de carácter técnica y

permanente, que canalizar las inquietudes, el conocimiento y la información, que promueve el desarrollo

técnico, difusión y buenas prácticas para la promoción de los Túneles.

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Recomendaciones técnicas al revestimiento para túneles viales, en beneficio de

la seguridad, sostenibilidad y su vida útil

13

Foto 7 Túnel de “La Quiebra”, el día de la

inauguración (15 septiembre de 2020), aspecto

final del hastial y andén.

Foto 8 Contorno revestido en lámina a la vista

(impermeabilizante a la vista).

Foto 9 Túnel de “La Línea” el día de la

inauguración (4 de septiembre de 2020),

revestido en concreto convencional RCD.

Aspecto general del hastial y el andén.

Foto 10 Contorno del túnel con revestimiento

RCD, superficie que favorece la ventilación,

luminosidad y facilita la inspección visual del

contorno.

En cuanto a la diferencia entre revestimiento y recubrimiento, se tiene por una parte que el

revestimiento tiene una función estructural, que además protege la sección del túnel (roca y

soporte primario) ante las altas temperaturas de un incendio, también cumple funciones

ambientales al reestablecer el nivel freático (en los casos que así lo requiere [7]), permite una

eficiencia energética y de ventilación, da seguridad, sensación de confort, facilita la

instalación de sistemas electromecánicos y permite la inspección permanente del túnel (ver

foto 10); por otra parte, el recubrimiento representa cierto grado de seguridad adicional para

el túnel con roca a la vista, sin cumplir una función estructural, como por ejemplo, la lámina

drenante a la vista desvía la humedad del túnel y la dirige a los hastiales (ver foto 7); las

pinturas, en su función de recubrimiento, le aportan ventajas en luminosidad y durabilidad al

concreto de revestimiento. También otro tipo de materiales, como las membranas, hacen su

aporte en cuanto a aspectos arquitectónicos, es una capa visual de separación que da

apariencia temporal a la vista (ver foto 10). En muchos casos, las láminas de acero,

coadyuvan como soportes provisionales durante los procesos de construcción, pero hay que

recordar que se requiere que los túneles alcancen mayor vida útil.

Dentro de los diferentes tipos de recubrimientos, se suelen instalar los llamados

recubrimientos para mantenimiento y seguridad vial - RSV, los cuales consisten en láminas

a la vista instalada sobre un revestimiento o sobre el macizo rocoso con el fin de proporcionar

impermeabilidad, mejorar condiciones de reflectividad o disimular el aspecto anguloso de la

roca excavada. Si bien suele ser usado donde los macizos rocosos cuentan con suficiente

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Recomendaciones técnicas al revestimiento para túneles viales, en beneficio de

la seguridad, sostenibilidad y su vida útil

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estabilidad geológica y bajas tasas filtración, las evidencias en los túneles del país es que el

agua migra hacia la galería y el túnel requerirá intervenciones tales como inyecciones de

lechadas cementicias, lechadas de polímeros o membranas que provean estanqueidad.

En las fotografías 7 a la 10, se puede apreciar la diferencia entre túneles recubiertos con

láminas de seguridad vial (RSV) vs túneles revestidos con sistema de capa doble RCD.

8 VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LOS TIPOS DE

REVESTIMIENTO

Los sistemas de revestimiento, cuentan con marcadas ventajas y desventajas en función de la

seguridad, sostenibilidad, vida útil y economía, las cuales se relacionan así:

8.1 Revestimiento de Capa Doble RCD

Tiene la desventaja de ser un sistema que requiere de mayor inversión en la fase de

construcción, pero al mismo tiempo, es una ventaja competitiva, que se equilibra con la

seguridad y mayor durabilidad de los materiales, así como de la estructura del macizo rocoso,

redundando en menores costos de mantenimiento durante la vida útil de la estructura. Estas

mayores inversiones, son justificables, porque se pone en primer lugar las vidas humanas de

los usuarios [8] y se propende por una mayor vida útil para la infraestructura vial de la nación

a mediano y largo plazo, menores costos de mantenimientos, menores reparaciones y menor

afectación a la economía de los usuarios durante la fase de operación, debido a que se

disminuyen los cierres de los túneles por mantenimientos, así mismo, permite la inspección

permanente y programada de la estructura.

De los tres sistemas de revestimiento (RCS, RCC, RCD), el sistema RCD es el que permite

un mejor control de los flujos de infiltración de agua que se producen a través del macizo

rocoso, permite la recuperación del nivel freático del sector intervenido y recupera el caudal

de las fuentes hídricas, situaciones que van en beneficio de la sostenibilidad ambiental y a la

vez, de la seguridad al interior del túnel.

Los acabados lisos y unas dimensiones relativamente constantes de los túneles, brindan a los

usuarios una sensación de confort, el efecto psicológico que se transita por un túnel de buenas

características técnicas. Este tipo de superficies refleja mejor la luz de los vehículos y la

iluminación del túnel, así como también, facilita el flujo de aire de los sistemas de

ventilación, lo cual redunda en una mejor eficiencia energética

El espesor de las paredes suele facilitar el anclaje de los equipos electromecánicos, situación

que no es viable ni recomendable en los RCS y RCC, debido a que los anclajes quedan en el

soporte primario de la estructura, ejerciendo una carga adicional al contorno del túnel, que

por sí mismo ya es inestable por cuenta del proceso de excavación sufrido.

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Recomendaciones técnicas al revestimiento para túneles viales, en beneficio de

la seguridad, sostenibilidad y su vida útil

15

8.2 Revestimiento de Capa Sencilla RCS y Revestimiento de Capa

Compuesta RCC

Los sistemas RCC y RCS, suelen ser de menores costos que los RCD, pero tiene profundas

desventajas en seguridad y vida útil, al requerir mayor mantenimiento y reparaciones durante

la fase de operación. A corto y mediano plazo, lleva a demandar nuevas y costosas

intervenciones, así como pérdidas económicas a los usuarios, por los cierres viales por

reparaciones y mantenimientos; así como a mediano o largo plazo, según el nivel de humedad

y esfuerzo ejercido por los desprendimientos de roca, requerirá del reemplazo total del

revestimiento por pérdida de vida útil.

Los sistemas RCC y RCS, tienen la desventaja que en ellos no se suelen instalar membranas

que impermeabilicen la capa de revestimiento en concreto lanzado, razón por la cual, las

infiltraciones pueden permear el concreto acortando significativamente la vida útil del túnel.

La lámina drenante a la vista, no permite observar a través de ella el comportamiento del

macizo ni el estado del soporte primario, evitando ejercer intervenciones oportunas de

mantenimiento, reparación o refuerzo, generando incertidumbre de accidentes por la latente

posibilidad del desprendimiento repentino de roca detrás de la lámina en operación del túnel.

Las irregularidades de las paredes crean temor en la percepción de seguridad de los usuarios,

de hecho, el aspecto visual es el de una superficie irregular.

En cuanto al drenaje o sistema de impermeabilización (sostenibilidad ambiental y vida útil

del túnel), no hay manejo de la humedad para que llegue a recuperar el nivel freático del

entorno del suelo o macizo rocoso, por lo tanto, el agua actúa directamente en el concreto

lanzado, deteriorando el material y permitiendo el desprendimiento de roca con el tiempo.

Durante la construcción, el concreto lanzado si bien ofrece muchas ventajas técnicas, no

siempre es eficiente para contener caídas de rocas debido al poco espesor de la capa o por los

cambios de espesores del concreto proyectado.

En inspecciones realizadas, se observa que en macizos bastante irregulares ocurre que, entre

el concreto lanzado y la roca, suelen quedar espacios conocidos como zonas huecas, las

cuales se prestan para malas prácticas constructivas. En ellas se instalan franjas de malla

ancladas al terreno, dando forma de arco para luego proyectar el concreto, quedando así

tramos inseguros en las zonas huecas, las cuales ante el paso del tiempo se convierten en una

carga más que se termina por desprender, entre otras deficiencias. Así mismo, aunque se

instale un espesor de concreto lanzado adicional, las zonas huecas son las de mayor

frecuencia de acumulación de infiltraciones, por no tener una geomembrana de protección.

A la fecha no se tiene como un sistema confiable, que cumpla el objetivo de lograr dicha

protección en forma segura y adecuada.

Se lista en la tabla 1, las diferentes ventajas y desventajas que ofrece cada uno de los sistemas

de Revestimiento (RCD, RCS y RCC), en aspectos tales como: capacidad estructural,

durabilidad, facilidad para instalar elementos ITS y equipos electromecánicos, seguridad ante

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Recomendaciones técnicas al revestimiento para túneles viales, en beneficio de

la seguridad, sostenibilidad y su vida útil

16

incendios, impermeabilidad, confort para los usuarios, reflectividad, costos, inversión,

mantenimientos, reparaciones, sostenibilidad ambiental, seguridad vial, entre otros.

Tabla 1. Ventajas y desventajas que ofrecen los sistemas de Revestimiento RCD, RCS y RCC.

VENTAJA: FAVORABLE REGULAR DESFAVORABLE

Alta Bajo adecuadas condiciones de

impermeabilidad es la más alta de los

tres revestimientos

Durabilidad (Vida útil)

BajosCostos de mantenimiento rutinario

Alta. Los acabados del sistema RCD

son lisos.

Reflectividad (si el túnel tiene sistema

de iluminación y pintura de

señalización)

Superficies lisas, agradables

visualmente, generando sensación de

seguridad en el usuario. Las

superficies son uniformes y facilitan

la instalación de recubrimientos.

Confort: Apariencia estética de los

acabados

Superficies rugosas que no siempre son

visualmente estéticas, y además dificultan

la instalación de recubrimientos.

Superficies rugosas que no son

visualmente estéticas, y además

dificultan la instalación de

recubrimientos.

Media. Las membranas de

impermeabilización pueden verse

afectadas por las operaciones de concreto

lanzado, creando puntos no estancos que

permiten el paso del agua.

Baja. Dado que el concreto lanzado

queda en contacto directo con la

roca, el agua pasará de ella hacia el

revestimiento. No se restablecen los

niveles freáticos originales del

terreno. Los RCS no poseen

membranas impermeabilizantes

como sí lo tienen los RCD y los

RCC.

Es la más alta de los tres sistemas.

Es el revestimiento recomendado en

la mayoría de manuales de túneles.

Capacidad estructural

Revestimiento de capa doble

RCDCaracterística

Alta. Hay tendencia a conservar los

niveles freáticos originales del

terreno, y minimiza los

afloramientos hacia el interior del

túnel siempre y cuando la

impermeabilización entre la roca y

el RCD haya sido ejecutada

correctamente para actuar como

compartimento estanco.

Impermeabilidad

Alta. El diseño del concreto

reforzado ha de hacerse con base en

el incendio de diseño.

Seguridad ante incendios

Alta. Las paredes de concreto suelen

ser gruesas (0.3 a 0.6m) con lo cual

se facilita anclar equipos.

Facilidad para instalar elementos ITS y

equipos electromecánicos

Revestimiento de capa compuesto

RCC

Revestimiento de capa sencilla

RCS

Alta. Seguridad vial

Alta. Las inversiones en sistemas de

impermeabilización colaboran con

la gestión del recurso hídrico

Sostenibilidad ambiental

BajaFrecuencia de reparaciones

Alta. Debido a que el sistema

requiere de altos costos en

materiales, equipos y tiempo en el

proceso constructivo.

Inversión inicial

Baja. El concreto neumático, usualmente

es una capa relativamente delgada y de

espesor variable.

Baja. El concreto neumático,

usualmente es una capa

relativamente delgada y de espesor

variable.

Baja. (Ver razones de impermeabilidad)Baja. (Ver razones de

impermeabilidad)

Media a baja. No siempre soporta

desprendimientos de roca.

Media a baja. No siempre soporta

desprendimientos de roca.

Media a BajaMedia a Baja

Baja. Es un sistema que requiere de baja

inversión inicial para ser implementado.

Baja. Es un sistema que requiere de

baja inversión inicial para ser

implementado.

Valor intermedio entre los RCD y los RCSAltos. Debido q que no cuentan con

membranas impermeables

Baja. Los acabados del sistema RCS son

rugosos, con lo cual la luz se hace difusa.

Baja. Los acabados del sistema RCS

son rugosos, con lo cual la luz se

hace difusa.

Baja en aquellas zonas donde se presentan

infiltraciones y filtración de agua desde la

galería hacia la vía. 

Baja en aquellas zonas donde se

presentan infiltraciones y goteo

desde la galería hacia la vía

Intermedia entre RCD y RCS

Baja. Los RCS se instalan en

segmentos de baja permeabilidad y

poca humedad. Pero con el

transcurso del tiempo el agua

gradualmente puede migrar del túnel.

Alta. Debido a que no cuentan con

membranas impermeables

Alta. Debido a que no cuentan con

membranas impermeables

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Recomendaciones técnicas al revestimiento para túneles viales, en beneficio de

la seguridad, sostenibilidad y su vida útil

17

9 CONCLUSIONES, RECOMENDACIONES Y ASPECTOS

LEGALES

La prioridad a la hora de decidir el diseño del revestimiento del túnel, debe ser en primer

lugar por seguridad, durabilidad (vida útil) y sostenibilidad, con posibilidad de apertura de

nuevas tecnologías.

En ese sentido, es importante la regulación para el diseño, construcción y operación de

túneles colombianos, debido a que actualmente se utilizan diferentes normas a nivel mundial,

las cuales no se ajustan del todo a las características topográficas, hidrológicas, geológicas y

geotécnicas del suelo y del macizo rocoso colombiano, ni a las condiciones de seguridad que

se requieren. Además, Colombia es un país que cuenta con un número significativo de túneles

que ha mejorado su técnica con base a la experiencia y no necesariamente se debe importar

conocimiento para mejorar las condiciones de diseño que se exponen en publicaciones de

otras naciones, en Colombia se está generando nuevo conocimiento, el cual se debe plasmar

en la regulación técnica como política pública en materia de diseño y construcción de túneles

seguros e iniciar el proceso de mejoramiento continuo de cada proceso.

La Ley 1682 de 2013 [8], por la cual se adoptan medidas y disposiciones para los proyectos

de infraestructura de transporte y se conceden facultades extraordinarias, en su artículo

octavo, determina que: “…” Para efectos de la presente ley, se definen los siguientes

principios, bajo los cuales se planeará y desarrollará la infraestructura del transporte” …

así mismo, establece que: …” La infraestructura de transporte que se construya en el país

deberá atender a criterios y estándares de calidad, oportunidad, seguridad y la visión de

cero muertes en accidentes, para cualquier modo de transporte” … De esta manera, la ley

advierte que la infraestructura de transporte debe ser diseñada bajo el enfoque de sistema

seguro (visión de cero muertes en siniestros viales), eso incluye la bóveda del túnel y las

condiciones de seguridad durante la construcción y posterior puesta en marcha. Los sistemas

inseguros no se deben adoptar como alternativas viables en los diseños de la infraestructura

vial del país.

Por lo anterior, considerando los argumentos y aspectos técnicos indicados en el presente

documento, se hace un llamado al Estado Colombiano y se recomienda que, desde el diseño

y la construcción, sea la seguridad la máxima premisa para el diseño y ejecución de los

proyectos de túneles. La seguridad es una condición íntimamente ligada al proceso

constructivo, al tipo de revestimiento e impermeabilización con que cuente el túnel.

Las operaciones y procesos de excavación, deben garantizar la protección de los operarios,

procurando mejores condiciones de visibilidad para los obreros en el frente de excavación,

procurando la pronta instalación del soporte del frente excavado. En el proceso de avance, es

perentorio hacer énfasis en las condiciones estructurales de soporte, teniendo en cuenta que

el frente recién excavado y la zona situada detrás de ella, son los puntos más críticos para

que se presenten accidentes laborales, especialmente por caída de bloques durante la fijación

de pernos, mallas, arcos y demás elementos que coadyuvan a redistribuir el estado de

esfuerzos del macizo recién intervenido. Estadísticamente el frente de excavación y la zona

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Recomendaciones técnicas al revestimiento para túneles viales, en beneficio de

la seguridad, sostenibilidad y su vida útil

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de desabombe son las áreas con mayor número de accidentes, un 86% de las fatalidades y

lesiones ocurren en estas dos zonas (ver ilustración 1), especialmente en los dos primeros

meses del frente de avance de obra [1], es decir, en los momentos en que se están instalando

los concretos, materiales de impermeabilización y materiales estructurales.

Las buenas prácticas de iluminación y manejo de material particulado para que los obreros

puedan visualizar puntos críticos deben acompañarse del uso de estera o jaulas de protección

mientras se ejecutan tareas de pernada de bloques, instalación de mallas, arcos o proyección

de concreto lanzado, acompañado de adecuadas medidas de impermeabilización para mitigar

futuros problemas de durabilidad, y ayudar en el proceso constructivo para minimizar los

riesgos de caída de rocas por presencia de infiltraciones.

La vida útil de los túneles se debe prever entre 80 y 100 años, situación que se debe

contemplar desde la parte estructural. Se entiende que todos los factores que permitan o

faciliten esta condición, deben ser implementados, no se concibe que la vida útil del túnel,

esté enmarcada por continuas reparaciones, reemplazos parciales, adecuaciones y a la postre

se va a requerir el reemplazo del sistema obsoleto, por el sistema de Revestimiento de Capa

Doble RCD (tal como sucede en España, Italia y otros países actualmente), condiciones que

incrementan costos, reducen la movilidad y generan condiciones de riesgo continuamente.

En el proyecto del cruce de la cordillera central, el “Túnel de la línea” fue revestido en

concreto convencional RCD (ver fotos 9 y 10), allí se está garantizando seguridad y

durabilidad del túnel, así como sostenibilidad ambiental (ver fotos 11 y 12), en este aspecto,

la interventoría del proyecto [9], luego de estudiar las diferentes alternativas, se refiere a la

decisión tomada de revestir el túnel en RCD cuando afirma que: “…por cuanto este material

garantiza resistencia, estabilidad, seguridad e impermeabilidad permanente durante la vida

útil del túnel.”, por lo tanto, un túnel con mayor vida útil es directamente proporcional con

la seguridad de su estructura.

Los túneles con RCD, permiten mayor facilidad para la instalación de equipos lumínicos,

electromecánicos y de ventilación y tienen mejor eficiencia energética debido a los acabados

lisos provistos por las molduras de vaciado del túnel. Con dichos acabados lisos, las

luminarias pueden ser separadas a mayor distancia si se comparan con los acabados rugosos

de un concreto lanzado. Y en cuanto a los sistemas de ventilación, presentan menos perdidas

por turbulencias y pueden operar con menos ruido respecto a túneles con revestimientos o

recubrimientos rugosos.

Acerca de la seguridad vial, el Revestimiento de Capa Doble RCD, reduce el riesgo de

accidentes al interior del túnel por “hidroplaneo”, al ser el de mayor impermeabilidad,

reduciendo las filtraciones de agua que caen sobre la vía, evitando el deslizamiento lateral de

las llantas de los vehículos (derrapes), lo cual de paso también aporta a la sostenibilidad

ambiental al conservar la estanqueidad del terreno.

Un revestimiento con mayor eficiencia está directamente relacionado con la

impermeabilización, lo cual tiene implicación directa en la seguridad y estructura del túnel,

tal como se afirma en el Manual de Túneles de México [3], cuando relaciona la humedad con

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Recomendaciones técnicas al revestimiento para túneles viales, en beneficio de

la seguridad, sostenibilidad y su vida útil

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la seguridad, diciendo que: “La entrada de agua al túnel, tiene efectos perjudiciales

importantes:

• El agua ataca al concreto y al acero del sostenimiento y revestimiento del túnel,

deteriorándolos. Con el tiempo pueden llegar a quedar completamente destruidos.

• El agua también ataca las instalaciones auxiliares (ventilación, iluminación,

señalización) por efecto de oxidación y corrosión.

• El agua que cae sobre la calzada puede resultar peligrosa para los vehículos por la

posibilidad de derrapes.”

La acción de la entrada del agua al túnel, se puede observar en las fotos 11 y 12, con los

efectos perjudiciales sobre el concreto, los equipos y la vía.

Foto 11 Túnel del Sisga, lámina drenante y roca

expuesta, por acción de la humedad.

Foto 12 Foto 12: La acción del agua sobre la

instalación de los equipos y del recubrimiento.

Cualquier elemento no estructural que se instale en un túnel, debe ser absolutamente

necesario por cuestiones de diseño y no para ocultar estéticamente las irregularidades de la

sección del túnel. Si bien, de modo general en ingeniería, los elementos no estructurales no

suelen estar reglamentados, para el caso de túneles sí es necesario que cumplan estándares

internacionales en relación con: la no producción de humos tóxicos, que sean ignífugos,

resistentes a la tensión, al punzonamiento, a la tracción, al desgarro, a la oxidación, etc.

En Colombia no se evidencian eventos adversos con los túneles que tienen el Revestimiento

de Capa Doble RCD. El sistema permite la inspección visual, lo cual advierte de fallas

producto de los movimientos del terreno, humedad y demás situaciones sobrevinientes a la

construcción, las cuales se pueden atender puntualmente antes de presentarse un

desprendimiento o eventualidad.

Los revestimientos de capa simple o compuesta RCS o RCC poseen menores factores de

seguridad. La variabilidad de espesores y la presencia de zonas huecas entre el concreto

lanzado y la roca son desfavorables, permitiendo la acumulación de filtraciones, que a su vez

pueden causar desprendimientos repentinos de roca por debajo de la lámina. Ante incendios,

el concreto lanzado con fibras metálicas o con fibras sintéticas, presenta alto deterioro de las

mismas, se derriten, perdiendo la resistencia mecánica del concreto, desprendiéndose la capa

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Recomendaciones técnicas al revestimiento para túneles viales, en beneficio de

la seguridad, sostenibilidad y su vida útil

20

y causando también zonas de caídas de roca, suelo o saprolito10, lo cual es una condición

técnica adversa para efectos de seguridad.

El Revestimiento de Capa Simple RCS, tiene el inconveniente de ser instalado sin

membranas impermeabilizantes. Luego, si se presentan infiltraciones, la durabilidad y la

resistencia mecánica del concreto lanzado indudablemente se verá afectada, a lo cual se le

suma que, su espesor es variable y se presentan zonas que pueden estar por debajo de los

estándares mínimos de seguridad.

De manera muy similar, el Revestimiento de Capa Compuesta RCC presenta las mismas

deficiencias a las del Revestimiento de Capa Simple RCS. La lámina situada detrás del

concreto lanzado, no permite una adecuada inspección, evitando que se realice un buen

mantenimiento preventivo en caso de que se esté deteriorando el concreto lanzado o el

macizo detrás de él.

La inspección que requiere el túnel es altamente relevante y determinante para prevenir

accidentes. La inspección visual permanente o programada, se ha de realizar con el fin de

calificar el estado del revestimiento con antelación a un suceso adverso, hay manuales para

ello; en todos los casos se requiere del contacto visual sin la obstrucción de materiales o

láminas que impidan ver la integridad de los concretos o sistemas de impermeabilización o

estructurales.

Además de lo anterior, en las zonas de influencia de los túneles colombianos no se cuenta

con vías alternas, en promedio, las reparaciones estructurales por caída de rocas y recuperar

secciones del túnel, tienden a superar los 6 meses (estudios, diseños, contratación y

ejecución), los traumatismos para la movilidad de una región pueden ser altamente costosos.

Se recomienda que la normatividad nacional defina claramente el incendio de diseño según

sea el TPD y que se adopten medidas para el transporte y horarios de mercancías peligrosas,

es perentorio su análisis, implementación, diseño y verificación.

El impacto económico en el presupuesto de la nación, que tiene un túnel con vida útil de 20

años y continuas reparaciones, comparado con un túnel con vida útil de 100 años, puede ser

impredecible, dependiendo de las condiciones de emplazamiento del túnel. Lo que sí es claro,

es que un túnel con reducida vida útil requerirá de mayores intervenciones por mantenimiento

y a mediano plazo un reemplazo total del revestimiento.

Para los túneles que operan sin revestir, se recomienda sean revestidos con sistema RCD. Sin

embargo, la característica reiterada en los túneles sin revestir es que son túneles antiguos y

no tienen suficiente sección de servicio para incorporar el sistema RCD, lo que conlleva a

que se haga una evaluación técnica para determinar la acción correctiva y el sistema a

implementar. Dicho análisis debe incluir el incendio de diseño.

10 Saprolito, roca que se ha meteorizado a tal grado, que constituye una masa de arcilla o grava, dónde todavía

se pueden ver estructuras de la roca original, la cual genera condiciones de riesgo en el contorno del túnel al

desprenderse por debajo de la lámina drenante a la vista.

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Recomendaciones técnicas al revestimiento para túneles viales, en beneficio de

la seguridad, sostenibilidad y su vida útil

21

En resumen, haber diseñado túneles con revestimientos en concreto lanzado, con roca a la

vista o con lámina a la vista en Colombia en los últimos años, son experiencias infortunadas

para la seguridad de los túneles, son evidentes los eventos negativos con consecuencias

adversas para los usuarios, convirtiéndose a la postre en desventaja económica debido a la

reducida vida útil de la infraestructura de aquellos túneles.

En términos legales, la Ley 1682 de 2013 [8], Por la cual se adoptan medidas y disposiciones

para los proyectos de infraestructura de transporte y se conceden facultades extraordinarias,

en su artículo octavo, determina que: “ …”Para efectos de la presente ley, se definen los

siguientes principios, bajo los cuales se planeará y desarrollará la infraestructura del

transporte”… donde más adelante se refiere a la sostenibilidad, dejando claro que: …”Los

proyectos de infraestructura deberán diseñarse y desarrollarse con los más altos criterios

de sostenibilidad ambiental…” refiriéndose más adelante a las condiciones legales, cuando

dice: …”cumpliendo con todas las exigencias establecidas en la legislación para la

protección de los recursos naturales”…

Figura 2 Detalle, de la manera

como se capta el agua que

recoge la membrana (RCD) y la

lleva a la tubería, a la PTAR y

afluente final.

Foto 13 PTAR del Túnel de la

Línea, trata el agua que llega del

túnel, gracias a la captación que

hace el sistema de revestimiento

RCD.

Foto 14 Afluente, Quebrada “La

Gata” recuperada por el sistema

RCD (Túnel de la Línea), luego

de ser tratada en la PTAR del

túnel.

Conforme la ley, el Instituto Nacional de Vías INVIAS [7], incluyó en su la política de

sostenibilidad ambiental11 los siguiente: …” Elaborar antes del segundo semestre de las

2021, dos propuestas de optimización del recurso hídrico en los proyectos de infraestructura

de transporte, principalmente en túneles” (…) Por ello, es propicio que el Manual de túneles

establezca el Revestimiento de Capa Doble RCD, como sistema obligatorio en términos de

sostenibilidad, para recuperar el recurso hídrico en los proyectos de túneles, tal como se hizo

en el Túnel de La Línea, donde fue posible recuperar el cauce de la Quebrada La Gata (ver

11 Resolución N°401 de 13 de febrero de 2020, que adopta la Política de Sostenibilidad del Instituto Nacional

de Vías INVIAS.

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Recomendaciones técnicas al revestimiento para túneles viales, en beneficio de

la seguridad, sostenibilidad y su vida útil

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fotos 13 y 14), gracias al correcto manejo y conducción del agua desde un principio, por

cuenta del drenaje y revestimiento RCD que generan una estructura estanco (ver figura 2).

También los lineamientos de Infraestructura Verde Vial12 para Colombia, Página 57, numeral

4.2 propone: Elaborar estudios y diseños para la ejecución de proyectos de construcción o

mejoramiento de infraestructura carretera que no afecten o minimicen la afectación de Áreas

de Especial Interés Ambiental (AEIA) ---“incluir soluciones tecnológicas que eviten o

minimicen impactos negativos y que tengan potencial de generar impactos ambientales

positivos” (…) y allí incluye los túneles. Para ello el sistema RCD es el más aconsejable.

En cuanto a Seguridad vial13, considerada como una política de estado, se puede precisar

como: el conjunto de acciones y políticas dirigidas a prevenir, controlar y disminuir el riesgo

de muerte o de lesión de las personas en sus desplazamientos ya sea en medios motorizados

o no motorizados, en ese sentido, no es recomendable para la seguridad Vial, el uso de la

lámina a la vista, no es estructural, es un sistema de recubrimiento y no de revestimiento, no

es recomendable también, por impedir la inspección visual permanente del contorno del

túnel y tener el riesgo latente de desprendimiento de roca por debajo del recubrimiento, el

cual caerá sobre la calzada o vehículos que transiten por el lugar al momento del evento

poniendo en riesgo la vida de los usuarios de la vía.

Foto 15 Túnel de La Línea, estructura segura de

revestimiento, que genera seguridad, comodidad

y confort a los usuarios de la vía, eficiencia

energética y mayor vida útil para el túnel.

Foto 16 Procesos constructivo de revestimiento

en concreto convencional RCD.

Dada la experiencia alcanzada por la Ingeniería de túneles en Colombia y las justificaciones

técnicas aquí indicadas, sin duda alguna los túneles en nuestro país deben ser diseñados y

construidos con revestimiento reforzado, adicionado con microfibras y con previa instalación

de una geomembrana, así como lo determina el sistema Revestimiento de Capa Doble RCD

12 LIVV Lineamientos de Infraestructura Verde Vial, documento elaborado por el Ministerio de Ambiente y

Desarrollo Sostenible y la Fundación para la Conservación y el Desarrollo Sostenible - FCDS, fue publicado

en Bogotá en julio de 2020. 13 Definición de seguridad vial por la Red Empresarial de Seguridad Vial, iniciativa de la Secretaría Distrital

de Movilidad de Bogotá, que tiene como fin propiciar el trabajo interinstitucional entre entidades públicas y

privadas a través del intercambio, visibilización y divulgación de prácticas empresariales de seguridad vial

enfocadas a salvaguardar la vida en las vías.

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Recomendaciones técnicas al revestimiento para túneles viales, en beneficio de

la seguridad, sostenibilidad y su vida útil

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(ver fotos 15 y 16), teniendo presente, que los sistemas no estructurales y de recubrimiento,

no se analizan, ni se equiparan con los elementos estructurales.

Es determinante que se genere la regulación técnica para el revestimiento en el manual de

túneles, dejando allí establecido, que la decisión sobre el diseño del sistema de revestimiento,

se asuma como política pública que sirve al interés general, se descarta el interés particular

en aquellos asuntos que pongan en riesgo la seguridad, en cumplimiento de la ley

colombiana, dada su importancia para preservar la vida de los usuarios de la vía y operarios

del túnel.

10 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

[1] R. E. H. Sousa, «Lessons from accidents during tunnel construction(Article),» Scienciest

Direct, vol. 103916, nº 113, 2021.

[2] Rodríguez J. Antonio, «Requerimientos de seguridad al interior del túnel,» Independiente,

presentado a ACTOS, Bogotá D.C., 2016.

[3] S. d. C. y. Transportes, «Capítulo 12 - Drenaje e impermeabilización,» de Manual de Diseño y

Construcción de Túneles de Carretera, México, Dirección General de Servicios Técnicos,

2016, p. 12.1.

[4] C. L. Jimeno, Ingeo Túneles libro N°3, Madrid España: Ingeniería de Túneles, 2000, p.

Conclusiones de impermeabilización 379.

[5] Secretaría de Comunicaciones y Transportes, «Capítulo 6 - Análisis de excavaciones,» de

Manual de Diseño y Construcción de Túneles, México, Dirección General de Servicios

Técnicos, 2016, p. numeral 6.2.1..

[6] Instituto Nacional de Vías INVIAS, Universidad del Quindío, «Capítulo de Diseño de

Túneles,» de Manual de Diseño, Construcción, Operación y Mantenimiento de Túneles,

Bogotá D.C., 2015, p. numeral 5.8.2.

[7] Instituto Nacional de Vías INVIAS, «Política de Sostenibilidad,» Subdirección de Medio

Ambiente y gestión social, Bogotá D.C., Resolución 405 de 2019.

[8] Ley 1682 que adopta medidas y disposiciones para los proyectos de infraestructura de

transporte, 2013.

[9] Laudo arbitral N°3348, mayo 23 de 2017, Cruce Cordillera Central, interventoría técnica

Túnel de La Línea.

[10] Rodríguez. J. Antonio, Ardila Jorge E., «El concreto en el diseño de túneles y obras

subterráneas,» Noticreto, vol. 140, pp. 6-10, enero a febrero 2017.

[11] Instituto Nacional de Vías INVIAS, Manual de Diseño Geométrico de Carreteras, Bogotá

D.C., 2008.

Germán Pardo A.

Presidente SCI

Antonio J. Rodríguez J.

Presidente ACTOS