Empleo de Tecnologías INSAR en el seguimiento de los túneles de los accesos a Bilbao por San Mamés

Bilbao, 26 de Octubre de 2017
ACTUALIAD Y TENDENCIAS EN LA CALIDAD DE LOS PROYECTOS DE CONSTRUCCIÓN
JORNADA TÉCNICA
ACTUALIDAD Y TENDENCIAS EN LA
CALIDAD DE LOS PROYECTOS DE
CONSTRUCCIÓN E INFRAESTRUCTURAS
Empleo de Tecnología INSAR en el seguimiento de
los túneles de los Accesos a Bilbao por San Mamés.
Pedro Rivas (Interbiak)

OBJETIVOS DE LA ACTUACIÓN:
• Crear una nueva conexión a Bilbao por la Avenida del
Ferrocarril
• Remodelación del tronco de la A‐8 o Solución Sur para su
futura transformación en vía urbana (VAO, limitación del
tráfico de camiones, etc.)
• Crear un ramal de conexión a Bilbao por San Mamés y así
poder anular los viaductos de Sabino Arana
• Posibilitar la posterior construcción de la Variante de
Rekalde
• Minimizar en lo posible los impactos al medio ambiente
mediante el tráfico soterrado
Descripción general del Proyecto de Accesos a San Mamés

Descripción del entorno urbano sobre el que se desarrolla

Descripción del trazado

UNIDADES DE OBRA
RELEVANTES:
4 Falsos túneles
4 Viaductos
1 Túnel, Falsos túneles y
galería peatonal
Soterramiento A-8
2 Desmontes
ADJUDICACIÓN:
24 nov 2008
150 millones de euros
Obras relevantes en la actuación

DENOMINACIÓN
MÉTODO
CONSTRUCTIVO
LONGITUD PK inicio PKfinal
Túnel Nº 1 Mina + Falso Túnel 454 m 1+376.4 1+830
FT 1 Falso Túnel 58 m 1+177 1+235
FT-1 Falso Túnel 61 m 1+960 2+021.5
FT 2 Falso Túnel 177 m 1+783 1+960
FT-3 Falso Túnel 112 m 1+605.5 1+717.5
FT-4 Falso Túnel 170 m 1+750 1+920
Galería Peatonal Mina + Falso Túnel 135 m 0+000 0+135.53
PK. Inicio P.K Final Boquilla Longitud Método Constructivo
1+376.4 1+449 Entrada 72.6 m Falso Túnel
1+449 1+800 - 351 m Túnel en Mina
1+800 1+830 Salida 30 m Falso Túnel
PK. Inicio P.K Final Boquilla Longitud Método Constructivo
0+000 0+129.5 - 129.5 m Túnel en Mina
0+129.5 0+135.5 Salida 6.0 m Falso Túnel
• TÚNEL Nº1:
• GALERÍA PEATONAL:
Túneles definidos

DISEÑO DEL TÚNEL 1 DE SAN MAMÉS

Sección tipo Túnel Nº1
• Radio min trazado: 101 m
• Peralte: 7%
• Pendiente: 3%
• Tipo Sección: Circular
• Carriles: 1
• Sec. excavación: 99,93 m2
• Sec. interior: 59,2 m2
• Radio Bóveda: 5,13 m
• Altura: 7,14 m
• Plataforma: 9 m

Escala 1:50
CON PERALTE DEL 7%
DEFINICION GEOMÉTRICA DE LA SECCIÓN TIPO
2.50
4.00
1.00
7.14
0.65
0.150.85
0.10
2.52
1.11
1.02
0.93
2.00
0.75
0.93
0.15
0.40
1.12
0.40
0.85
0.15
1.14
1.00
1.80
0.17
2.12
0.40
0.20
R5.13
R6.05
Y
XX
EJE TÚNEL
ARCÉN
CARRIL
ARCÉN
Escala 1:50
CON CONTRABÓVEDA
DEFINICION GEOMÉTRICA DE LA SECCIÓN TIPO
2.50
4.00
1.00
0.25
0.40
2.12
5.50
1.80
R6.05
0.93
0.15
2.00
1.18
0.75
0.15
0.70
1.00
2.04
R8.93
0.60
1.00
1.20
0.15
1.00
1.00
R5.13
Y
XX
EJE TÚNEL
ARCÉN
CARRIL
ARCÉN
Geometría de la Sección Tipo Túnel Nº1
• Sección Tipo con solera plana para los tramos en roca
• Sección Tipo con contrabóveda y pata de elefante en tramos en suelos

Boquilla de entrada. P.K. 1+449
Se trata de una sección ejecutada entre pantallas de micropilotes, en
Falso Túnel, que discurre bajo la A8.

Boquilla de salida. P.K. 1+800
Se trata de una
sección ejecutada
entre pantallas de
pilotes,
desarrollada a
mayor
profundidad.

GEOLOGÍA Y GEOTECNIA

165
167
163
189
187
IGLESIA
8
5 4
3 2
1
Fm2
6
Fm2
HT07HT08
HT79HT09HT86
HT93
HT14
HT16
HT17
HT18
HT30
HT31HT32HT33
HT34
19
S-9
HT36
HT37
HT38
20
179177
175
183
173
181185
181A
189
187
HT22HT23
HT24
HT25
HT26
HT27
HT28HT29
HT30
HT31HT32
19
S-8
S-5
101112
13
14
15
1618
S-7 S-6
S-9S-9S-10
HT39
HT41HT42HT43HT44
HT45
Elu1
2223
COTA DEST
COTA AVA
25
26
V
V
V
24
III-IV
Fm2
II
II
HT46
HT47
HT48HT49HT50HT51HT52HT53 HT161
II-III
IV-III
Elu1
Elu1
Elu1
Elu1
Elu1
V
Elu2 Elu2 Elu2
Fm2
Fm2
2D
2D
44
S-11
III
III
IV-V
V
III IV
III
III
III
III
IV-V
VIV-V
III
III
IV-V
IV-V IV-V
IV-V
III
III
III
4
4
4
4
Fm1
Fm1
Fm1
Fm1
V
IV
IV
V
7
9
17
21
So
S-4 S-3 S-1-2
V V
29
27
So
So
So
So
So
So
So
So So
So
J2-F4
J2-F4
J2-F4
J2-F4
28
F3
F1
F1
F2
F2
I-II IV
2C
(55.0 m)
III-IV
2C
Entorno Geológico Túnel Nº1
• ROCAS: Calizas, areniscas y limolitas calcáreas.
• SUELOS: Depósitos eluviales de estas litologías rocosas, y rellenos antrópicos procedentes de la actual
A‐8 y de escombreras mineras.
• La cobertera es muy escasa, y los espesores de depósitos eluviales son relativamente importantes.
Limolitas
Areniscas Calizas
carstificadas
Eluvial
Calizo
Eluvial
Areniscas

Riesgos Geotecnicos
• Subsidencias, tanto en suelos como en materiales rocosos
someros.
• Posible presencia de cavidades kársticas y huecos mineros
• Espesor relativamente importante de suelos eluviales y
rellenos antrópicos.
• Emboquilles complejos, afectando al trazado de la A‐8.

F-24
F-25
1+610
1+655
1+700
IGLESIA
40 m
3 m
P.K. 1+610
Eje A
11.50 m
45 m
IGLESIA
40 m
3 m
P.K. 1+610
Eje A
11.50 m
45 m
Perfiles del Túnel
Nº de perfil Punto kilométrico
1 1+610
2 1+655
3 1+700
EDIFICACIÓN
14 m
21 m
P.K. 1+655
Eje A
11.50 m
37 m
EDIFICACIÓN
12 m
EDIFICACIÓN
14 m
21 m
P.K. 1+655
Eje A
11.50 m
37 m
EDIFICACIÓN
12 m
EDIFICACIÓN
17 m
P.K. 1+700
Eje A
11.50 m
27 m
EDIFICACIÓN
17 m
P.K. 1+700
Eje A
11.50 m
27 m
Edificios potencialmente afectados por el riesgo de subsidencia

• Pantallas de micropilotes, ejecutadas desde las calles, para cortar
la cubeta de subsidencia.
Medidas adoptadas para el control de subsidencias en zonas con edificaciones

DESARROLLO DE LA OBRA

Condicionantes de la ejecución del túnel
• Seguridad y afección a edificaciones mediante la aplicación de
sostenimientos rígidos
• Control del perímetro de la excavación por medio de paraguas
sistemáticos de micropilotes (29) e inyecciones armadas
• Control del frente de excavación: sellado del frente, machón
central y refuerzo del frente con bulones autoperforantes.
• Control de deformaciones del propio túnel, que se reflejaban en
superficie, por medio de recalce de la sección de avance con
micropilotes y cierre con contrabóveda
• Control de deformaciones en el entorno del túnel con refuerzo
del sostenimiento con bulones autoperforantes de 9 m y anclajes
activos.

Fases de ejecución del túnel
Avance: 6,0 m de
altura y pases de
excavación de 1 a 1,5
metros, en función
del sostenimiento a
ejecutar.
En las zonas de peor
calidad geotécnica, el
sostenimiento de la
sección de avance se
apoyaba en patas de
elefante.
Excavación con
medios mecánicos

Destroza: con una
altura aproximada de
3,4 metros.
Se ejecutó en dos o
tres bataches
decalados un mínimo
de 3 m y manteniendo
un talud entre fases de
1H:3V
Excavación con medios
mecánicos

Contrabóveda: en las
zonas de peor calidad
geotécnica.
Los pies de las cerchas
del sostenimiento de
destroza se
prolongaban
empotrándolos en un
dado de hormigón.

Se simultaneó la excavación de la destroza con la ejecución de la contrabóveda,
iniciándose la ejecución de los tacones a cierta distancia de la destroza.

Sostenimiento y tratamientos en tramo carstificado
•Sostenimiento Tipo II, con la
sección de avance apoyada
en patas de elefante
•Estabilidad del frente:
bulones autoperforantes de
15 m en malla de 1 m x 1 m,
machón central y sellado
sistemático del frente
•Estabilidad de la clave:
paraguas sucesivos de
micropilotes de 12 m de
longitud separados 35 cm

Monitorización tramo carstificado
•Hitos de nivelación sobre el eje
cada 5 m
•Secciones transversales de
subsidencias cada 25 m
•Convergencias y nivelación de clave
en el túnel
-240
-220
-200
-180
-160
-140
-120
-100
-80
-60
-40
-20
0
1+340 1+365 1+390 1+415 1+440
Movimientos(mm)
Nivelación de clave
del túnel

Ejecución de tramo de falla
•Tramo de 30 m
•Contacto tectonizado entre
formación Arraiz y Ereza
•Cobertera 1,7 D
•Con edificaciones próximas

Sostenimiento y tratamientos en tramo de falla
•Sostenimiento Tipo II, con la
sección de avance apoyada
en patas de elefante
•Estabilidad del frente:
bulones autoperforantes de
15 m en malla de 1 m x 1 m,
machón central y sellado
sistemático del frente
•Estabilidad de la clave:
inyección armada con
micropilotes de 12 m y
solape de 6 m

Monitorización tramo de falla
H106
H107
H108
H18
H110
H111
H112
-8,0
-14,0
-26,0
-28,0
-34,0
-19,0
-15,0
1,0
-35
-30
-25
-20
-15
-10
-5
0
5
10
15
-50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50
Desplazamiento(mm)
Distancias (m)
Perfil transversal de subsidencias
28-jul-10
•Hitos de nivelación sobre el
eje
•Secciones transversales de
subsidencias
•Secciones de extensómetros
profundos
•Convergencias y nivelación de
clave en el túnel

Ejecución de tramo central
•Tramo de 70 m
•Falla subparalela al
contacto entre Arraiz y
Ereza, al hilo de la
excavación
•Cobertera superior a 30 m
•Q: 0,01‐0,2
•Numerosas edificaciones
en la vertical

Sostenimiento en tramo central
•Sostenimiento Tipo II, sin patas de elefante
•Estabilidad de la clave: paraguas sucesivos de 15 m y solape de 3 m

Monitorización de tramo central
-220
-200
-180
-160
-140
-120
-100
-80
-60
-40
-20
0
1+220 1+230 1+240 1+250 1+260 1+270 1+280 1+290 1+300 1+310 1+320 1+330 1+340 1+350 1+360 1+370 1+380 1+390 1+400 1+410 1+420 1+430
Movimientos(mm)
Subsidencia sobre el eje en superficie
Nivelación de clave del túnel
•Secciones de regletas de edificios
•Convergencias y nivelación de clave en
el túnel
•Extensómetros de interior
•Hitos de nivelación sobre el eje
•Secciones transversales de subsidencias
•Secciones de extensómetros profundos e
inclinómetros

Refuerzo del tramo central
REFUERZO EN AVANCE

RECALCE DEL AVANCE

REFUERZO EN DESTROZA

SEGUIMIENTO GEOTÉCNICO Y
MONITORIZACIÓN

Aspectos geotécnicos relevantes y específicos a controlar
ASPECTOS RELEVANTES DEL
TÚNEL:
• Entorno urbano
• Escasa cobertera (6 a 43 m)
• Alteraciones cársticas
• Tectonización y estructura
del macizo
• Frentes mixtos: muy alterado
en clave y muy competente en
solera
ASPECTOS ESPECÍFICOS:
• Seguridad y afección a
edificaciones
• Estabilidad del
perímetro del túnel
• Estabilidad del frente de
excavación
• Control de asientos de la
excavación
• Cierre de la sección de
excavación

Monitorización de superficie y de túnel

Monitorización de superficie
• Hitos de subsidencias sobre el eje del túnel (52)
• Secciones transversales de subsidencia (14x7)
• Extensómetros profundos (5x3)
• Inclinómetros (11)
• Piezómetos abiertos (10)
• Regletas de nivelación de edificios (55)
FICHA DE INSTALACIÓN DE EQUIPO

Secciones transversales de subsidencia
CUBETA DE SUBSIDENCIAS
-6 -10
-148
-204
-76
-1 -3
H84
H85
H86
H87
H88
H89
-250
-200
-150
-100
-50
0
-50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50
Desplazamiento(mm)
Distancias (m)
Perfil transversal de subsidencias
06-jul-10 22-sep-10 24-sep-10 27-sep-10 29-sep-10
01-oct-10 04-oct-10 15-oct-10 18-oct-10 29-oct-10

Extensión de cubeta de subsidencia

AUSCULTACIÓN CON InSAR

R
Medición del tiempo de
ida y vuelta de la onda
electromagnética
2
retardoc t
R


Bases de la tecnología radar

30‐250 km
azimuth
ground range
~ 600‐800 km
Trayectoria orbital
Radar de Apertura Sintética (SAR)

∆R

R1 R2
tiempo
R1
R2
∆R
Objeto observado
Interferometría SAR clásica: principio básico
Dif. fase

2005
2006
2007
TIEMPO
[mm]
‐10
0
2015 2016 2017
Serie temporal movimiento
[tiempo]
Mediante una cadena InSAR avanzada elaborada (PSI) durante los últimos 15
años permite la estimación de desplazamientos con precisiones milimétricas.
2005 2006 2007
2005
2006
2007
PSI: series temporales de movimiento

Conjunto de imágenes
Proporcionan la estadística
necesaria para calcular la calidad a
lo largo del tiempo de los puntos
de medida obtenidos.
PSI: medidas de calidad

LOS
Punto de medida
h
ground range
AZUL, movimento de acercamiento al sensor
VERDE, punto estable
ROJO, movimento de alejamiento del sensor
Interpretación de los mapas de movimiento

1992‐2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026‐30
Japón
Argentina
ESA
Canadá
Alemania
Italia
España
L‐BAND
C‐BAND
X‐BAND
JERS‐1 ALOS ALOS 2
SAOCOM
ERS‐1
Envisat
ERS‐2
Sentinel‐1A
RadarSat‐1
RadarSat‐2
RadarSat Constellation Mission ‐ 1
TerraSAR‐X
TanDEM‐X
PAZ
COSMO‐SkyMed 2nd Generation ‐ 2
COSMO‐SkyMed Constellation ‐ 1
Sentinel‐1B
COSMO‐SkyMed 2nd Generation ‐ 1
TerraSAR‐NG
Sensores SAR
47

- Histórico: área principalmente estable antes de la
construcción. Pero con deformaciones puntuales.
- Fase de obra: se detecta un patrón de subsidencia
durante la construcción que afecta edificios y
estructuras próximas al túnel.
- Fase posterior a la obra: NO se aprecian
asentamiento en el terreno.
- Estudio histórico antes de iniciar los trabajos de construcción para entender el área
- Monitoreo durante la excavación para medir el impacto de las actuaciones
subterráneas en la superficie
- Monitoreo después de la finalización de la obra para medir el movimiento de las
infraestructuras recién construidas.
Estudio histórico y monitoreo
De 1993 a 2009 (ERS‐ENVISAT)
y de 2009 a 2012 (TerraSAR.X)
Estudio InSAR en el Túnel de San Mamés
Objetivos
del
proyecto

El estudio InSAR permite determinar:
1. El ámbito total de la cubeta de subsidencia
2. La morfología de la cubeta de subsidencia con
multitud de datos espaciales
3. Los mapas de isolineas de la subsidencia
acumulada hasta la fecha de la “foto”
4. El contraste con numerosos reflectores o puntos
donde la auscultación convencional no alcanza
Estudio InSAR en el Túnel de San Mamés
- Estudio histórico antes de iniciar los trabajos de construcción para entender el área
- Monitoreo durante la excavación para medir el impacto de las actuaciones
subterráneas en la superficie
- Monitoreo después de la finalización de la obra para medir el movimiento de las
infraestructuras recién construidas.
Objetivos
del
proyecto

Estudio histórico ERS (1993‐2000)
1993
1994
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
2010
2011
2012
Series temporales Punto ASeries temporales Punto ASeries temporales Punto A
Estudio InSAR en el túnel de San Mames
INICIO TUNELACION
Satélite de media
resolución (30m)
Zonas puntuales que
reflejan subsidencias
Se aprecian varias
zonas con
deformaciones
históricas la más
acusada en la zona “A”
pero hay alguna más
próxima al túnel
Satélite de media
resolución (30m)
Zonas puntuales que
reflejan subsidencias
Se aprecian varias
zonas con
deformaciones
históricas la más
acusada en la zona “A”
pero hay alguna más
próxima al túnel
‐5+5
Levantamiento
+3
Estabilidad Subsidencia
‐3
Desplazamiento (mm)
FINAL OBRA

Estudio histórico ENVISAT (2003‐2009)
1993
1994
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
2010
2011
2012
Zonas puntuales
que reflejan
subsidencias
Se aprecian
deformaciones
puntuales en los
edificios
próximos al túnel
Zonas puntuales
que reflejan
subsidencias
Se aprecian
deformaciones
puntuales en los
edificios
próximos al túnel
‐5+5
Levantamiento
+3
‐3
Desplazamiento (mm)
FINAL OBRA
INICIO TUNELACION

1993
1994
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
2010
2011
2012
Monitoreo TerraSAR‐X (junio 2009‐feb 2010): punto de partida
Estudio InSAR en el túnel de SanMames
FINAL OBRA Se siguen
apreciando
sectores con
subsidencia, no
directamente
sobre el túnel
que comenzará a
excavarse en
junio del 2010.
Se siguen
apreciando
sectores con
subsidencia, no
directamente
sobre el túnel
que comenzará a
excavarse en
junio del 2010.
‐5+5
Levantamiento
+3
‐3
Desplazamiento (mm)
INICIO TUNELACION

FINAL OBRA
Pk 1+091
Monitoreo TerraSAR‐X (marzo 2010‐sept 2010): 1ª actualización
1993
1994
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
2010
2011
2012
Inicio de las obras:
Junio 2010
Fase Avance:
Pk 1+435 – Pk 1+340
Inicio de las obras:
Junio 2010
Fase Avance:
Pk 1+435 – Pk 1+340
Junio 2010
INICIO OBRA pk 1+435:
Junio 2010
Setiembre 2010
FRENTE AVANCE pk 1+340:
Setiembre 2010
‐5+5
Levantamiento
+3
‐3
Desplazamiento (mm)

1993
1994
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
2010
2011
2012
Estudio In SAR en el Tunel de San Mames
FRENTE AVANCEFRENTE AVANCE
Marzo 2011 ‐ pk 1+091
Monitoreo TerraSAR‐X (sept 2010‐mar 2011): 2ª actualización
‐5+5
Levantamiento
+3
‐3
Desplazamiento (mm)
FINAL OBRA
Pk 1+091
Junio 2010
Junio 2010
Setiembre 2010
FRENTE AVANCE pk 1+340:
Setiembre 2010
Fase avance:
Finalizado pk 1+091
Refuerzos en la zona
central del túnel
ejecutados
Amplia cubeta de
subsidencia en la
zona central del túnel
en septiembre del
2010.
Fase avance:
Finalizado pk 1+091
Refuerzos en la zona
central del túnel
ejecutados
Amplia cubeta de
subsidencia en la
zona central del túnel
en septiembre del
2010.
Estudio InSAR en el túnel de SanMames

Monitoreo TerraSAR‐X (marzo 2011‐Jul 2011): 3ª actualización
1993
1994
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
2010
2011
2012
‐5+5
Levantamiento
+3
‐3
Desplazamiento (mm)
Finalización de la
destroza y contra
bóveda
Finalización de la
destroza y contra
bóveda
INICIO OBRA
pk 1+435:
INICIO OBRA
Junio 2010 ‐ pk 1+435:
FINAL OBRA
Pk 1+091

Monitoreo TerraSAR‐X (marzo 2011‐Jul 2011): 3ª actualización
FINAL OBRA
Pk 1+091
Junio 2010
ÓEJECUCIÓN DE LA DESTROZA,
CONTRABOVEDA Y REVESTIMIENTO
Pk 1+091
1993
1994
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
2010
2011
2012
‐5+5
Levantamiento
+3
‐3
Desplazamiento (mm)
Finalización de la
destroza y contra
bóveda
Estabilización de las
subsidencias
Finalización de la
destroza y contra
bóveda
Estabilización de las
subsidencias

Monitoreo TerraSAR‐X : Final de obra
1993
1994
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
2010
2011
2012
‐5+5
Levantamiento
+3
‐3
Desplazamiento (mm)

Monitorización con RADAR satélite
Imágenes de satélite TerraSAT‐X para
detección de velocidades de
desplazamiento del terreno:
• Permite obtener un registro histórico
anterior al inicio de la obra
• Permite confirmar la extensión de los
movimientos obtenidos por
auscultación clásica
• Permite seguir teniendo medidas a
largo plazo, una vez finalizada la obra
REFLECTORES EN ZONA DE OBRA

Eskerrik asko zuen arretagaitik
Muchas gracias por su atención

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