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Túneles y obras subterráneas
Soluciones para espacios auxiliares en los túneles de la M-30
Eva García Morales
Ingeniera de caminos, canales y puertos.
Responsable del Área de Estructuras de Empresa de Mantenimiento y Explotación M-30, S.A.
Cristina Heredia Ibáñez
Ingeniera civil.
Jefa del Departamento de Estructuras de Empresa de Mantenimiento y Explotación M-30, S.A.
Los túneles M-30 son una de las vías urbanas soterradas más importantes que existen en la actualidad. Los 48 km de túneles de que dispone requieren de numerosos sistemas para su correcto funcionamiento, los cuales es necesario alojar en las inmediaciones de las calzadas. Para ello existen un total de 256 espacios, materializados a modo de galerías, pozos o cuartos técnicos, que fue necesario encajar entre las numerosas calzadas y ramales y en el ya saturado subsuelo de la ciudad de Madrid, lo que supuso en su día, todo un reto de ingeniería.
Palabras clave: integración, salidas de emergencia, galerías, pozos de ventilación, cuartos técnicos.
The M-30 tunnels are currently one of the most important underground urban roads in existence. The 48 km of tunnels require numerous systems for them to run properly, which must be housed in the vicinity of the roadways. For this purpose, there are a total of 256 spaces, brought to life through underground passageways, shafts or technical rooms, which needed to be fitted between the numerous roadways and branches in the already busy underground of the city of Madrid, which, at the time, was a real engineering challenge.
Keywords: integration, emergency exits, underground passageways, ventilation shafts, technical rooms.
La construcción de los túneles de la M-30, inaugurados en el año 2007, supuso en su día un hito, debido a la envergadura del proyecto, y un reto a la hora de encajar 48 km de túneles en el subsuelo de la ciudad, máxime si tenemos en cuenta las numerosas entradas y salidas que permiten la movilidad urbana. Además, existen una serie de espacios auxiliares necesarios para el correcto funcionamiento de los túneles. Estos espacios son los que forman parte del sistema de ventilación del túnel, como las galerías y los pozos de ventilación, los cuartos técnicos donde se ubican los cuadros y sistemas de control y gestión del túnel, las salidas de emergencia con sus recorridos de evacuación, y los pozos de bombeo.
La ubicación de todos estos elementos responde tanto a criterios de funcionalidad como a la limitación del espacio disponible, por lo que, dependiendo del sistema constructivo utilizado en cada tramo, las soluciones de distribución varían. De esta manera, las galerías de ventilación se ubican encima o debajo de la calzada, dependiendo del tipo de sección del túnel, y pueden tener la función de canalizar el aire limpio o el aire viciado.
El RD 635/2006 sobre Requisitos Mínimos de Seguridad en Túneles de Carretera condiciona la situación de las salidas de emergencia y, por tanto, de los recorridos de evacuación. En este caso, la seguridad de los usuarios obliga a buscar las mejores opciones para que estos recorridos de evacuación sean lo más accesibles posibles, obligando en ocasiones a adoptar soluciones no convencionales.
Los espacios destinados a los pozos de ventilación son los más singulares debido a sus dimensiones. En el caso del by-pass, tramo construido con tuneladora, se ubican en algunos casos en los espacios creados para los pozos de ataque. Los pozos de bombeo evacúan el agua recogida en el túnel utilizando para ello aljibes de almacenamiento y bombas de drenaje.
Finalmente, los cuartos técnicos, debido a su gran número, son los espacios que más variabilidad de distribuciones presentan, pues deben adaptarse a los espacios ya creados en el entramado subterráneo que suponen los túneles de la M-30.
Galerías de ventilación
Garantizar unas adecuadas condiciones ambientales en el interior del túnel durante su uso habitual, así como asegurar una evacuación segura en caso de incendio, son los objetivos fundamentales de la ventilación en los túneles.
Esta ventilación se consigue de diversas formas, siendo las más habituales:
- Longitudinal,
- Longitudinal con pozos,
- Transversal,
- Semitransversal,
- Ventilación natural.
A lo largo de los 48 km de túnel existentes en la M-30, nos encontramos con varios de estos sistemas; concretamente, se dispone de sistemas longitudinales, longitudinales con pozos y transversales, siendo estos últimos los que ahora nos interesan, debido a que utilizan galerías de ventilación para el movimiento del aire, limpio o sucio, desde el exterior y a través de los pozos de ventilación hasta el túnel.
Dada la complejidad de los túneles de la M-30, dar solución al problema de la ventilación fue una ardua tarea, entre otros factores, por el hecho de tener que encajar las galerías de ventilación entre las calzadas existentes, que en muchas ocasiones se superponen o se cruzan a distinto nivel. Por esta razón, y aunque las galerías a las que se va a hacer referencia pertenecen todas a sistemas transversales, presentan configuraciones de funcionamiento diferentes.
En el tramo 4 de la M-30, comprendido entre el puente de Praga y el nudo sur, se localiza el primero de los casos mencionados. Se trata del sistema de ventilación que da servicio a la denominada calzada central en ambos sentidos de circulación, dando lugar a dos galerías diferentes, una por cada tubo. Estas galerías, con una longitud aproximada de 700 m, se encuentran encajadas entre dos calzadas con la misma alineación en planta, tal y como se puede ver en la infografía de arriba, aunque únicamente dan servicio a las calzadas inferiores, teniendo las superiores un sistema de ventilación diferente.
Estructuralmente, y dado que está encajada entre dos calzadas, comparte paramentos verticales con ellas, alternando entre pantalla de pilotes y pantalla continua según el tramo.
Estos sistemas de ventilación transversales, en su nivel de servicio, extraen el aire viciado del interior del túnel a través de unas rejillas situadas en la losa superior y lo conducen a lo largo de la galería hasta los pozos de ventilación, donde se expulsa al exterior, previo paso por un sistema de filtros para eliminar la emisión de partículas contaminantes. Simultáneamente, dichos pozos captan aire limpio del exterior y lo introducen en unos conductos estancos situados igualmente en la galería, que lo distribuyen al interior del túnel a través de unas rejillas laterales.
En caso de incendio, este sistema se ve complementado por lo que se denominan extracciones masivas, que son instalaciones que permiten extraer del túnel volúmenes importantes de aire contaminado, que se expulsan igualmente al exterior a través de los pozos de ventilación.
En el tramo de la A-3 el funcionamiento es similar al anterior, aunque en este caso el aire viciado no circula por el cuerpo de la galería, sino por uno de los conductos estancos construidos a tal fin, mientras que el otro introduce aire limpio en la calzada.
Esta galería también comparte paramentos con la calzada inferior, conformada en su mayoría por pantalla de pilotes, y cuenta con una longitud aproximada de 900 m.
El último caso y quizá el más singular, se da en el tramo del by-pass, donde se dispone igualmente de un sistema de ventilación transversal que en este caso utiliza galerías diferentes para la circulación del aire viciado y del aire limpio, tal y como se puede ver en la infografía.
Esta configuración se debe al sistema constructivo empleado y ,dado que se trata de un tramo ejecutado con tuneladora, se dispone únicamente del espacio existente en cada tubo. Existen diversas combinaciones posibles, pero en este caso se optó por situar bajo la calzada la galería que contiene el aire limpio, y sobre ella la galería que contiene el aire viciado, también denominada plénum. Esta galería superior se encuentra dividida a su vez en cantones de ventilación para, en caso de incendio, independizar secciones del túnel.
Las galerías inferiores tienen además un doble propósito: por un lado, y como ya se ha mencionado, contienen el aire limpio que se impulsa en la parte del tubo dedicada a la circulación; por otro lado, se utilizan como galería de servicio y, lo que es más importante, como vías de evacuación en caso de incendio. Esto se debe a que el by-pass se encuentra situado a gran profundidad, aprox. 70 m, en los puntos más profundos, por lo que la evacuación a través de las salidas de emergencia puede llegar a ser complicada. Es por ello que, en caso de incendio, la evacuación se realiza a través de la galería del tubo contrario.
Pozos de ventilación
Los pozos de ventilación son las instalaciones que posibilitan la impulsión o extracción del aire desde el exterior. La M-30 dispone de 40 pozos de ventilación repartidos a lo largo del trazado, que en su mayoría se encuentran situados sobre las propias calzadas o en los espacios existentes entre ellas.
La disposición de los pozos y su estructura varía según la longitud de calzada que deban abastecer y, por lo tanto, del volumen de aire que deben impulsar o extraer. Como ejemplo significativo, destacan los cuatro pozos del by-pass, todos ellos de grandes dimensiones, tal y como se puede ver en la imagen de arriba a la izquierda. Concretamente para los pozos extremos, se aprovecharon los pozos de ataque y salida de las tuneladoras empleadas durante la construcción, y para los pozos intermedios se construyeron enormes estructuras metálicas en el interior de pozos verticales ejecutados mediante pilotes y revestidos con muros de hormigón, tal y como se muestra en la imagen de arriba a la derecha.
La parte del pozo más cercana al túnel, precisamente debido a su ubicación, suele compartir paramentos con él, por lo que estructuralmente son espacios limitados por pantallas de pilotes o pantalla continua, divididos interiormente en salas independientes que alojan las instalaciones necesarias para su funcionamiento, esto es, ventiladores, silenciadores, filtros, conductos de comunicación con el túnel, cuartos técnicos de control de la ventilación y, por último, espacios que comunican con el exterior para la impulsión o extracción del aire.
Salidas de emergencia
Otro de los elementos estructurales imprescindibles para la explotación de cualquier túnel son las salidas de emergencia y recorridos de evacuación. Al igual que en el caso de los espacios anteriormente descritos, resulta un reto importante conseguir ubicar estos elementos de forma que cumplan su función, cumplan las directrices normativas que les sean de aplicación y se integren en el espacio urbano y subterráneo.
Además, en el caso de los túneles de la M-30, los accesos al exterior en la mayoría de los casos deben hacerse en zonas urbanas o ajardinadas, como es el caso de Madrid Río. Por esa razón, la solución elegida en la mayoría de los casos son portones horizontales, cuya integración visual es más sencilla dentro del paisaje urbano (imagen de la derecha).
Existen innumerables tipologías de salidas de emergencia y su diseño varía en función de su localización, de su profundidad, del número de calzadas a las que deben dar servicio y de los elementos existentes a su alrededor, siendo los más habituales otras calzadas o ramales, líneas de metro y conducciones de servicios. Sin pretender hacer una clasificación de las mismas, podemos señalar como las más habituales:
- Salidas de emergencia en pozo vertical, de planta rectangular, con distintos niveles en función de su profundidad, y acceso al exterior por portón o, lo que es lo mismo, SEA (salida de emergencia automatizada).
- Salidas de emergencia en pozo vertical, de planta poligonal. Se construyen para adaptarse en planta al cruce de distintos ejes viarios y suelen recoger varios embarques canalizando los recorridos de evacuación a una sola salida exterior. Los embarques pueden estar a distinto nivel.
- Salidas de emergencia en pasillo. En ellas, el recorrido de evacuación es de alineación única, y suelen situarse anexas al túnel en sentido longitudinal compartiendo paramento. La escalera puede situarse sobre una losa construida a tal fin o sobre el propio terreno.
- Salidas de emergencia a galería. En el caso del by-pass, que tal y como se ha mencionado anteriormente es el tramo más profundo, la evacuación se resuelve conectando las salidas de emergencia de cada tubo con la galería de servicio del tubo paralelo.
También existen salidas de emergencia vehiculares que permiten el paso de vehículos de emergencia de un tubo a otro. Desde el punto de vista estructural, los recintos habilitados para dar cabida a los recorridos de evacuación desde los accesos del túnel (embarques) hasta la superficie o zona segura se construyen principalmente con pantallas de pilotes o micropilotes, compartiendo paramento con el lado del túnel al que son adyacentes.
Galerías, cuartos y pozos tienen la importante finalidad de alojar o constituir los sistemas necesarios para el funcionamiento de los túneles
Cuartos técnicos
Los cuartos técnicos suelen situarse en el interior de los espacios creados para las salidas de emergencia o los pozos de ventilación, por lo que comparten paramentos con ellos y, estructuralmente hablando, no tienen una configuración específica (imagen de la derecha).
Respecto a su funcionalidad, se puede decir que son esenciales para el buen funcionamiento de los túneles, ya que albergan la mayor parte de los sistemas que garantizan el uso de los mismos (infografía de abajo abajo). Entre estos sistemas destacan:
- Sistema de control de la ventilación,
- Sistema de detección de incendios (detección lineal),
- Sistema de extinción de incendios (agua nebulizada),
- Sistema de control del alumbrado,
- Sistema de control de la señalización (PMV, semáforos…),
- Sistemas de vigilancia y control de tráfico (CCTV, DAI, accesos, espiras…),
- Sistemas de comunicación (megafonía, postes SOS, radiocomunicaciones….),
- Sistema de detección de contaminación,
- Energía (transformadores de alta tensión).
Pozos de bombeo
Los túneles, como infraestructura situada bajo el terreno, recogen un volumen importante de agua procedente de infiltración. Además, deben recoger el agua que entra por las bocas en caso de lluvia y también contemplar la posibilidad de recoger líquidos procedentes de posibles vertidos. Para ello, es necesario disponer de una red de drenaje que capte y conduzca estos flujos de agua y pozos de bombeo capaces de evacuarla.
Dichos pozos suelen localizarse en la parte más profunda de las salidas de emergencia (véase infografía de arriba) o en recintos creados a tal fin. Se resuelven mediante estructuras enterradas a modo de aljibe donde se almacena el agua temporalmente. En su interior, una serie de bombas regulan el volumen alojado en función del caudal entrante y según unos parámetros establecidos.
Conclusiones
Los túneles son infraestructuras complejas que requieren de numerosos sistemas para su funcionamiento. Dichos sistemas deben alojarse en las inmediaciones del túnel, por lo que es necesario crear espacios acordes a estas necesidades, lo que no siempre es fácil, al tratarse de una infraestructura subterránea.
Cada día, los madrileños y visitantes de la ciudad de Madrid circulamos por las diferentes calzadas del túnel, ajenos a la amplia red de galerías, cuartos o pozos que se esconden a simple vista, a veces sobre nuestras cabezas, a veces en el interior de las salidas de emergencia, y en otras ocasiones bajo nuestros pies. Todos estos espacios tienen la importante finalidad de alojar o constituir en sí mismos los sistemas necesarios para el funcionamiento de la infraestructura. Sin ellos no sería posible circular por los túneles de la M-30.