Comparación del costo y plazo en la construcción de estaciones subterráneas tipo cut and cover y caverna en la Provincia Constitucional del Callao

Abstract

Dos de los métodos más utilizados para la excavación de túneles viales y estaciones son: cut and cover (ejecución a cielo abierto) y el nuevo método austríaco (ejecución subterránea). Cada método y sus variantes tienen restricciones en su procedimiento que dependen del emplazamiento geológico. Estos aspectos impactan directamente en el costo y plazo de la ejecución de un túnel vial, más aún cuando la estratigrafía presenta perfiles de suelo blandos. El objetivo principal de esta tesis es comparar el costo directo y tiempos de ejecución para estaciones de metro subterráneas construidas con ambos métodos y emplazadas en la Provincia constitucional del Callao. Además, se identifica los puntos críticos del recorrido de la futura Línea 2 y ramal de la línea 4 del metro de Lima considerando los mapas de suelos y microzonificación sísmica. La metodología de la presente tesis plantea un análisis comparativo entre ambos métodos e incorpora modelos de estaciones ya ejecutadas en capitales como Santiago de Chile y Ciudad de México, las cuales comparten características demográficas y geológicas con Lima. Se identifica dos estaciones de interés: Av. Bocanegra y Av. Colonial las cuales están sobre un perfil Tipo III (S3 – Suelos Blandos) que incluye depósitos de suelos finos y arenas sueltas de gran espesor. Esta limitante obliga al uso de lodo bentónico para las partidas de excavación de muros Milán (cut and cover) elevando en 2 y 3 % el costo directo total. Las partidas más importantes son el movimiento de tierras y las losas wafle que juntas representan el 75% del costo total. Por otro lado, el recubrimiento doble en el caso del nuevo método austriaco, junto a las partidas de obras preliminares y movimiento de tierras en el túnel representan el 52.9% del costo directo. El análisis realizado indica que el nuevo método austríaco es 7.8% más costoso que el método Cut and Cover, al incluir los gastos generales esta diferencia se extiende hasta 12.5%. El incremento se debe al tiempo de ejecución que demanda el nuevo método austríaco que son 3 a 4 meses adicionales. A pesar de su larga duración este último tiene la ventaja de que no interrumpe las actividades en la superficie. Por otro lado, el método Cut and Cover es más eficaz en tiempos de ejecución, pero supone un costo extra (4% del costo total) para la reposición de la superficie la cual se intervino, la misma que interrumpe el flujo vehicular durante la excavación de los muros Milan. En el caso del nuevo método austríaco la incorporación de aditivos en el shotcrete permite mejorar el avance diario además de los costos. La evolución de ambos métodos de mano con la tecnología de materiales y maquinaria ha permitido a través del tiempo mejorar significativamente las velocidades de ejecución para la construcción de túneles viales urbanos.