Iniciada la construcción del túnel, dificultades en la localización de los portales (de acuerdo a los diseños elaborados por la firma Ponce de León y Asociados), obligaron a su reubicación; para el caso del portal Boquerón con ocasión de la presencia de grandes bloques de coluvión colocados sobre la roca, se movió de la abscisa proyectada K85+616,50 a la abscisa K85+578,15, alargando el túnel en 38,35 m; de la misma manera para el caso del portal Melgar y con el fin de enfrentarlo con la roca evitando la construcción de falso túnel, se desplazó de la abscisa K89+502,5 a la abscisa K89+544,69 alargando el túnel en 42,19 m.
Así las cosas, de una longitud inicial de diseño del túnel de 3.886 m se pasó a una longitud final de 3.966,54 m, adicionada posteriormente en 207 m de la ventana localizada en la abscisa K88+133,63 en consideración “a la necesidad de llegar por este frente lo más cerca posible a la zona de la Falla de Quininí”.
A continuación, se recopilan y resumen los informes tanto del concesionario como de la interventoría63 que permiten determinar las condiciones realmente encontradas en desarrollo del proceso constructivo.
GEOLOGÍA GENERAL
En septiembre de 2009 se presenta por parte de la Empresa Túneles de Colombia S.A., el “Informe Final de Geología y Geotecnia64 del túnel de Sumapaz”, documento del cual se extractan a continuación los apartes relevantes.
Menciona el Consultor en su informe que:
“(…) El túnel se construyó con dirección esencialmente paralela al río y a la carretera, con rumbo general aproximado de N83ºW, es decir casi Este – Oeste. Esta obra atraviesa la serranía de Quininí que es una prominente elevación angulosa, alargada y persistente en el suroccidente del departamento de Cundinamarca, y se extiende hasta los límites con el departamento de Tolima, la cual marca el límite occidental de la cordillera Oriental antes de la transición hacia el Valle Alto del Río Magdalena. Esta serranía está constituida casi en su
63Consorcio EDLLTDA – DIS LTDA – IPC LTDA.
totalidad por rocas sedimentarias del Cretácico Superior, representada principalmente por la unidad geológica que a nivel nacional se conoce como Grupo Guadalupe, cuya composición en gran porcentaje son gruesos paquetes de rocas Areniscas de apreciable dureza y consistencia, lo cual es la razón geológica de la ocurrencia de la larga y abrupta serranía, que obligó la construcción de esta obra (…)”
Refiere como, la realización de más de 30 sondeos exploratorios a lo largo de la excavación del túnel permitió determinar los parámetros geotécnicos y las características del terreno en el frente de avance y predecir el comportamiento geomecánico del macizo.
Los estudios preliminares determinaron la presencia de estructuras geológicas conformadas por rocas duras evidenciadas en los escarpes de la carretera, consecuencia de procesos compresivos generados por enormes esfuerzos convergentes en sentido occidente oriente, generando pliegues y fallamientos con dirección más o menos perpendicular a los esfuerzos, es decir con dirección norte sur.
Sin embargo, el análisis comparativo realizado contrastado con lo observado en los afloramientos externos permitió establecer notorias diferencias en la forma esperada de las estructuras y la disposición encontrada de los estratos.
ESTRATIGRAFÍA.
El desarrollo del proyecto corroboró como entorno estratigráfico la presencia de rocas sedimentarias del período Cretácico Medio y Superior y ocasionales coberturas por depósitos recientes no consolidados, tanto de origen fluvioglacial como coluvial y aluvial, que evidencia la actividad morfodinámica sufrida en la zona durante el período Cuaternario.
La Tabla 47 Periodos geológicos y formaciones rocosas asociadas, relaciona de manera resumida los períodos geológicos y las formaciones rocosas asociadas a cada uno de ellos.
Cuaternario
Depósitos aluviales (Qal)
Acumulación de materiales arrastrados y transportados en suspensión por corrientes de agua, en este caso primordialmente por el río Sumapaz, conformados por fragmentos de Areniscas y Liditas con tamaños entre bloques a cantos y gravas embebidos en matriz areno limosa
Márgenes del río Sumapaz y de las quebradas adyacentes
Depósitos coluviales (Qc)
Acumulaciones a media ladera de detritos y fragmentos rocosos, bloques, cantos y gravas desprendidos de las partes altas embebidos en una matriz limoarenosa; fragmentos de Areniscas del Grupo Guadalupe, así como grandes masas Arcillolíticas desprendidas de la Formación Guaduas
Alrededores del portal Boquerón y portal Ventana
Depósitos fluvio-
glaciales (Qc)
Bloques de gran tamaño y forma angulosa acarreadas por masas de hielo
Depresión glacial alargada que cruza el corredor del proyecto
Terciario
Formación
Gualanday (Tg)
Capas medianas a gruesas de Areniscas blandas y friables con alto contenido de cuarzo; conglomerados compuestos por fragmentos de Arenisca Dura (Chert) y detritos con intercalaciones delgadas de Arcillolita blanda y plástica
Zona del portal de entrada Melgar en una longitud cercana a 150 m
Formación Guaduas (Tkg)
Secuencia de Arcillolita limosa abigarrada intercalada con Areniscas friables y recurrentes capas de carbón, con un espesor hasta de 500 m, descansando sobre las Areniscas de la Formación Guadalupe
Emportalamiento del túnel en el sector del Boquerón
Cretáceo
Grupo Guadalupe (Kg):
Formación Arenisca
Tierna (Kgt)
Capas delgadas de Arenisca blanda y friable de color blanco amarillento, de grano grueso a medio con intercalaciones delgadas de Arcillolita plástica. Espesor promedio de 120 m
Escasa presencia dentro del túnel excavado en los sectores iniciales de los portales, de difícil identificación
Formación Arenisca
de Labor (Kgl)
Capas gruesas de Arenisca gris de grano medio afino moderadamente duras de color amarillento con intercalaciones de Lutitas, Liditas y láminas de arcilla. Espesor cercano a 100 m
Encontrada en el frente Boquerón entre los 70m y los 250m; recurrente entre el K88+300 y K88+700 y entre el K89+000 y K89+500
Formación
Plaeners (Kgp)
Paquetes rocosos deformables de espesor entre 80m a 100m, de capas delgadas de Lidita (silícea, dura y frágil) de color habano a blanco amarillento, con intercalaciones laminares de Arcillolita plástica, estratos de Arenisca de grano medio fino.
Encontrada a 250m del avance desde el portal Boquerón en longitud de 130 m; de manera recurrente por el frente Ventana y por el frente melgar en el sector del K88+700 al K89+000 y del K88+150 al K88+350
Formación Arenisca
Dura (Kgd)
Arenisca silícea gris clara de grano fino muy dura y consistente en espesores hasta de 200m, con ocasionales intercalaciones de Limolita silícea y Liditas grises, que conforma la serranía de Quininí
A 350m del portal Boquerón, predominando en un alto porcentaje entre la intersección ventana hacia el portal Boquerón en longitud cercana a los 700m Fuente. Adaptación propia del informe final de geología y geotecnia de la firma Túneles de Colombia S.A. Septiembre de 2009
GEOLÓGICO FORMACIÓN RA
Cretáceo
Grupo Guadalupe (Kg):
Chert (Kch) Roca silícea frágil gris oscura a negra cementada y ferruginosa
En la base de la Formación Guadalupe y transición hacia la Formación Villeta
Formación Villeta (Kv)
Capas recurrentes de roca Lutita de deficientes propiedades mecánicas, laminada o en leznas de fácil disgregación, susceptible al intemperismo y alteración química por meteorización y cambios en las condiciones de humedad, intercaladas con estratos de Arenisca calcárea silícea y resistente.
Espesor considerable cercano a los 400m que sirve de núcleo al anticlinal invertido que forma la estructura de la cordillera en el sector localizado debajo del grupo Guadalupe. Corresponde a la roca más antigua encontrada en la excavación del túnel
Encontrada 850m a partir del portal Boquerón, en el K86+550, así como en el frente Ventana en el K87+100
GEOLOGÍA ESTRUCTURAL
Describe este aparte la estructura geológica general del interior de la Serranía de Quininí y las estribaciones de la Cordillera Oriental en el área de construcción del túnel de Sumapaz, detallada como:
“(…)Un anticlinal en el que el flanco oriental se levantó bruscamente y generó grandes empujes hacia el occidente que forzaron un comportamiento muy plástico en las capas de rocas blandas del Guadalupe Superior, las cuales se deformaron hasta pliegues apretados con flancos ocasionalmente invertidos, que acompañados de fallas inversas y normales logran estructurar un macizo rocoso deformado en escalones tectónicos en que los bloques del lado oriental siempre se elevan paulatinamente hasta lograr que las capas estratigráficas de Guadalupe Inferior se coloquen a más de 300m por encima de los estratos de Guadalupe Superior y conformen la cuchilla morfológica más sobresaliente de la región (…)”
Estructuralmente define el estudio los siguientes bloques:
o Un bloque oriental caracterizado por un monoclinal inclinado al oriente.
o Un segundo bloque central de altura intermedia correspondiente a un pliegue anticlinal. o Un tercer bloque occidental más bajo formado por un anticlinal ladeado y repliegues
formados por Areniscas blandas.
De esta manera relaciona el documento las estructuras encontradas a lo largo del alineamiento del túnel, que a continuación se resumen en la Tabla 48 Geología Estructural.
Tabla 48. Geología Estructural
IDENTIFICACIÓN DESCRIPCIÓN LOCALIZACIÓN
Monoclinal Oriental
Estructura monoclinal con inclinación al oriente buzando entre 40º y 50º, conformada por los estratos del Grupo Villeta, el Grupo Guadalupe y la Formación Guaduas, con predominancia de Areniscas duras, consistentes y rígidas.
Sector oriental del corredor del túnel conformando los estratos duros de la cuchilla de Quininí encontrados en los primeros 1300m
IDENTIFICACIÓN DESCRIPCIÓN LOCALIZACIÓN
Sistema de fallas de Quininí
Corresponde al grupo de planos de cizallamiento, deformaciones y repliegues que afectan rocas de la Formación Villeta
Ubicada en el sector del K87 del alineamiento, al igual que fallas satélites en el sector comprendido entre el K86+900 al K87+150 de alta complejidad tectodinámica Anticlinal truncado central
Estructura anticlinal generada por la flexión de estratos rocosos de la formación Arenisca de Labor, truncada al occidente por un escarpe de falla.
Desde el K87+150 hasta el K88+150 afectada por falla en el K87+500 y corrimiento de cabalgamiento en el K87+800
Falla de la Palmichala
Dislocación estructural con desplazamiento vertical de cerca de 50m, pone en contacto Chert y Areniscas del Grupo Guadalupe
Pequeña falla de corta afectación a lo largo del túnel en el K87+500
Falla inversa del K87+800
Deformación de las rocas y cambio abrupto de dirección y valor del buzamiento de 60º al occidente a 30º al nororiente
En el K87+800 con movimiento ascendente por encima del plano de cizalla y corrimiento
Falla Ventana
Escarpe inclinado a vertical que pone en contacto la formación Arenisca Dura con el Plaeners en un salto de casi 150m
En cercanías del portal Ventana concentrada en el K88+150
Sinclinal de La Cascada
Estructura con dirección de buzamiento convergente hacia su eje central inclinada localmente hacia el norte por efecto de la falla del río Sumapaz, refleja relajación del macizo rocoso por efecto de esfuerzos distensivos.
Limitada por el escarpe de la falla Ventana por el sur y la falla del río Sumapaz por el norte, atravesada por el túnel entre el K88+150 y el K88+800
Graben de La Cascada
Estructura limitada por dos fallas normales con buzamiento convergente hacia profundidad generando una cuña que
Localizado a nivel del túnel entre el K88+400 y el K88+600 en el núcleo del sinclinal de La Cascada
IDENTIFICACIÓN DESCRIPCIÓN LOCALIZACIÓN desciende por distensión del
macizo rocoso
Isoclinal fallado de El Poblado
Anticlinal con un flanco invertido que hace que los dos flancos buzen en el mismo sentido, formado en estratos del Guadalupe Superior, afectado por las fallas de El Poblado y Melgar
Pliegue apretado encontrado entre el K88+800 y el K89+100
Falla de El Poblado
Falla normal de alto grado de inclinación hacia occidente que pone en contacto la formación Plaeners con Areniscas friables
Ubicada en el K89+100, con intensa fracturación
Falla de Melgar
Falla normal con movimiento descendente de Areniscas del mismo estrato rocoso que presentan alto grado de pulverización por su alta sensibilidad a la fricción
Zona de fracturamiento localizada en el K89+200
Falla de Malachí
Ruptura de roca Arenisca triturada y pulverizada por fricción
Afecta un corto trecho del túnel
Fuente. Adaptación propia del informe final de geología y geotecnia de la firma Túneles de Colombia S.A. Septiembre de 2009
HIDROGEOLOGÍA
La identificación previa de los estratos rocosos esperados a lo largo del alineamiento del túnel hacía previsible encontrar diversas condiciones y comportamientos hidrogeológicos. Para el caso de las Areniscas predominantes en el trazado, se esperaba alta permeabilidad asociada a la porosidad media, la relación de vacíos, el tamaño de grano; de otra parte, en Arcillolitas, Lutitas y Limolitas de grano fino se esperaba baja permeabilidad.
Los sectores de mayor aporte de agua al interior del túnel son los identificados y descritos a continuación:
i. Zona de acuíferos en el Monoclinal Oriental
Su composición por estratos areniscosos inclinados hacia el oriente hacían previsible gran aporte de agua tal y como sucedió; siendo mayor el aporte de la Arenisca Dura (Kgd) que el de la Arenisca de Labor (Kgl), con ocasión de la mayor área expuesta de ésta última en la zona de recarga y su alto grado de fracturamiento y los planos de estratificación prácticamente perpendiculares entre sí que explica los grandes aportes encontrados entre el K86+060 al K86+400.
Descenso notorio en los niveles de agua de escorrentía se presentaron en la cañada de techo ubicada en el K86+100, debido a la estratificación de la Arenisca Dura que favoreció el aporte de agua al interior del túnel y el consecuente abatimiento del nivel freático registrando en el sector del K86+000 al K86+300 caudales de 25 L/s y menores caudales en la Arenisca de Labor encontrada entre el K85+820 al K85+940.
Como consecuencia se presentaron en estos sectores desprendimientos de grandes cuñas de roca Arenisca siendo necesario el empleo de pernos localizados para garantizar su estabilidad.
En este sector predominó el Terreno Tipo III de regular calidad donde se implementó el sistema de soporte identificado como Tipo II.
ii. Zona de acuíferos en el Sinclinal de La Cascada
Caudales del orden de 16 L/s se presentaron entre el K88+160 al K88+620 estabilizados posteriormente a 5 L/s aproximadamente, provenientes de la Formación Arenisca de Labor favorecida por la presencia de diaclasas de orientación paralela al eje del túnel, generando desprendimientos de lajas gruesas de Areniscas y Limolitas por sobre humedecimiento del nivel de Plaeners presente en el sector. Predominó el Terreno Tipo III de regular calidad donde se implementó el sistema de soporte identificado como Tipo IV.
iii. Zonas de recarga
La cuchilla de Quininí, el cerro Palmichala y las lomas de El Poblado se constituyen en áreas de recarga hídrica, que en el sector del sinclinal de La Cascada ayuda a la concentración y acumulación de agua entre el K88+000 al K88+600, facilitando su infiltración por el fracturamiento de la Arenisca Tierna y Labor localizada en el techo de la excavación con caudales hasta de 10 L/s.
En el frente Boquerón se registraron caudales del orden de 25 a 35 L/s, zona donde el macizo rocoso conformado por Arenisca Dura presenta alta fracturación y meteorización
con pendientes hasta de 70º que favorecen la ocurrencia de procesos de remoción en masa.
En el Anexo 3 Figura 50 Hidrología que corresponde al Plano 197-PL-T-GE05-R1, elaborado por la CABG en 2006, se identifican las clasificaciones de permeabilidad asociadas a los macizos rocosos del área de estudio, que corresponden a la siguiente clasificación:
I. Permeabilidad muy alta. Depósitos Aluviales y Coluviales
II. Permeabilidad alta. Formación Arenisca Labor, Tierna y Arenisca Dura III. Permeabilidad media. Formación Gualanday
IV. Permeabilidad baja. Depósitos de terraza
V. Permeabilidad muy baja. Formación Plaeners y Villeta VI. Impermeables. Formación Guaduas
SECUENCIA LITOLÓGICA A LO LARGO DEL TÚNEL
De conformidad con los registros del proceso constructivo del túnel, su alineamiento corresponde a la secuencia litológica sectorizada que se presenta en la Tabla 49 Sectorización Litológica
Tabla 49. Sectorización Litológica
FORMACIÓN ABSCISADO DESCRIPCIÓN
Arenisca Tierna
K85+578 al K85+693,5
Corresponde al emportalamiento de inicio de la excavación en Arenisca silícea amarillenta friable, con inclinación de 40º al oriente susceptible de deslizamientos hacia el frente de excavación, de consistencia aceptable con alto grado de fracturación y moderada alteración por intemperismo, de regular comportamiento donde predomina la clasificación Tipo III
Arenisca de Labor
K85+693,5 al K85+870
Terreno tipo II con alternancias de tipo III, en roca Arenisca blanco amarillento de buenas condiciones de estabilidad y buen tiempo de auto soporte, infiltraciones moderadas.
Plaeners K85+870 al K85+933
Secuencia de capas delgadas de Liditas fracturadas (panelas) con intercalaciones de Arcillolita y ocasionales capas de Arenisca blanda y friable, en terreno clasificado como tipo IV con sectores tipo V.
FORMACIÓN ABSCISADO DESCRIPCIÓN
Arenisca Dura K85+933 al K86+292
Arenisca silícea de grano fino cementada en paquete rocoso muy compacto y consistente, de buenas condiciones de estabilidad. Infiltraciones importantes por la porosidad del material y su grado de fracturamiento; presencia de discontinuidades separadas que ocasionaron formación de cuñas de gran tamaño y desprendimiento de bloques de clave.
Chert K86+292 al K86+445
Roca muy dura y fracturada de color gris oscuro a negro de alto contenido de sílice, dura y frágil, de comportamiento competente y estable que permite almacenamiento de agua por su fracturamiento; clasificada como terreno tipo III con intercalaciones clasificadas como tipo II
Formación Villeta
K86+445 al K86+900
Lutita negra fisible y laminada con intercalación de Arenisca calcárea, fácil alteración en presencia de agua, deleznable y de deficiente comportamiento geomecánico clasificada como terreno tipo IV y V para efectos de sostenimiento entre el K86+820 al K86+900
Zona de Falla K86+900 al K86+940
Terreno cizallado, fracturado y afectado por fricción en los planos de discontinuidad de la roca Lutita, con bloques grandes de Arenisca, que denota el comienzo de la Falla de Quininí, de clasificación como terreno tipo V.
Formación Villeta
K86+940 al K87+050
Bloque de rocas Areniscas y Lutitas de la formación Villeta, aislado entre fallamientos satélites presentes en el sector, clasificado como terreno tipo V
Zona de Falla de Quininí
K87+050 al K87+058
Plano principal de la Falla de Quininí de 8 m de longitud conformado por terreno muy triturado clasificado como tipo V, con alta exigencia de soporte y avances muy cortos del frente de excavación.
Zona de Falla con estratos
verticales
K87+058 al K87+150
Lutita altamente triturada por esfuerzos friccionantes seguida de Arenisca dura y roca tipo Chert, en posición predominantemente vertical producto del proceso dinámico del levantamiento del bloque oriental; al final del tramo se encontró cizallamiento interpretado como finalización de la zona de falla
Arenisca Dura K87+150 al K87+358
Terreno de clasificación tipo II, conformado por Arenisca cementada muy dura con inclinación de 10º a 20º al nororiente suprayacida por la formación Plaeners que le da cobertura impermeable. Este sector no requirió la colocación de arcos de soporte por su estabilidad.
FORMACIÓN ABSCISADO DESCRIPCIÓN
Chert K87+358 al K87+526
Retorna la formación Chert roca silícea dura de color negro fracturada en “panelas” sin presencia de agua por infrayacer la formación Plaeners; clasificado como terreno tipo III con intervalos de tipo IV en condiciones más fracturadas, de comportamiento competente en el proceso de excavación y ocasionales desprendimientos en la clave.
Arenisca Dura K87+526 al K88+133,6
Sector excavado desde el frente Ventana, con presencia de Arenisca Dura masiva en formación anticlinal cizallada clasificada como terreno tipo II y III a excepción del tramo del K87+467 al K87+526 clasificado como tipo IV con presencia de agua.
Zona de Falla Ventana
K88+133,6 al K88+187,2
Rocas Liditas y Areniscas friables clasificadas como terreno tipo IV, por su estado de alteración por efectos mecánicos por procesos tectónicos.
Plaeners
K88+187,2 al K88+397,4
Liditas bien conservadas cohesivas, de aceptables condiciones de estabilidad buzando al noroeste de20º a 30º, clasificada como terreno tipo III con intervalos tipo II en Areniscas más consistentes. Zona de Falla de La Cascada K88+397,4 al K88+400
Fallamiento de rocas Liditas cizalladas con vestigios de Arenisca friable pulverizada y presencia de agua, donde entra en contacto la formación Plaeners y la Arenisca de Labor.
Arenisca de