Estabilización con mallas de alambre de acero de alto límite elástico TECCO y DELTAX del acantilado de la Playa de Peñarrubia (Gijón – Asturias)

(Artículo publicado en la Revista Obras Urbanas número 59)

Julio Prieto Fernández; Geobrugg Ibérica, S.A.U.

José Luis Gutiérrez García; Demarcación de Costas en Asturias. Ministerio de Agricultura, Alimentación y Medio Ambiente

Luis García-Arango Veiga; Dragados, S.A.

Hugo Menéndez Rodríguez; Tecnia Ingenieros, S.A.

La Playa de Peñarrubia se encuentra situada en el Término Municipal de Gijón (Asturias), a unos 3 km del casco urbano en dirección Este. La Playa se encuentra al pie de un acantilado desde el que se producen frecuentes desprendimientos de rocas debido a sus características geológicas, por lo que en el año 2006 se instalaron redes de cable ancladas como sistema de estabilización.

En el año 2010, con motivo de unas intensas lluvias se produjeron deslizamientos en la parte alta del acantilado, provocando coladas de barro y rocas que cayeron a la playa, arrancando parte de las redes instaladas en 2006 y generando enormes bolsas en las redes que no llegaron a ser arrancadas. Las redes de cable instaladas quedaron inservibles.

Ante esto, la Demarcación de Costas en Asturias, dependiente de la Dirección General de Sostenibilidad de la Costa y el Mar del Ministerio de Agricultura, Alimentación y Medio Ambiente, encargó la redacción de un Proyecto Constructivo para poder realizar las obras necesarias para restablecer las condiciones del acantilado y la playa; de forma que pudiera ser reabierta al uso público.

La actuación se extiende en una longitud de unos 160 m, con alturas del acantilado del orden de 40-50 m. Consistió en la instalación de mallas de alambre de alto límite elástico ancladas, con diferentes niveles de soporte; la instalación de una barrera dinámica con capacidad de absorción de energía de 1.000 kJ, así como el reperfilado y adecuación de taludes la zona superior.

En el artículo se recoge la situación que presentaban tanto la playa como el acantilado al comienzo de los trabajos (año 2012), analizando su encuadre geológico y describiendo la investigación realizada.

Igualmente, se detallan las soluciones adoptadas en función de la problemática de cada zona y su justificación.

Finalmente se hace un repaso a la ejecución de la obra, detallando la sistemática de trabajo por sus especiales características, al no existir acceso rodado a la playa ni a muchas zonas de la coronación.

Las características geológicas del acantilado enfrentado a la Playa de Peñarrubia (Gijón-Asturias) han dado lugar al desprendimiento y caída de fragmentos de rocas de distintos tamañas con bastante frecuencia.

Para intentar paliar estos problemas, en el año 2006 se instaló en el acantilado una malla de triple torsión reforzada, complementada con red de cable de acero en las zonas de mayor inestabilidad.

En junio de 2010, y debido a unas intensas lluvias caídas durante varios días seguidos, se produjeron deslizamientos en la parte alta del talud que arrancaron parte, tanto de la malla de triple torsión, como de las redes de cable. En otras zonas se produjeron embolsamientos de material deslizado en las mallas, en una situación de absoluta inestabilidad.

En la Figura 1 puede observarse el estado de las redes y mallas después de estos episodios.

Ante el riesgo evidente de peligro para los usuarios, el Ayuntamiento de Gijón cerró la playa para su uso público.

En 2010 y 2012 la Demarcación de Costas encargó informes técnicos para evaluar el estado del acantilado y establecer las actuaciones necesarias para restablecer las condiciones de seguridad para así poder reabrir la playa.

Finalmente, Tecnia Ingenieros redactó el proyecto denominado: “PROYECTO DE PROTECCIÓN DE UN TRAMO DE ACANTILADO EN LA PLAYA DE PEÑARRUBIA. T.M. DE GIJÓN (ASTURIAS)», CÓDIGO EXPEDIENTE: 33-0481” con el que la Demarcación de Costas en Asturias licitó las obras en mayo de 2014. Como resultado del proceso, las obras se adjudicaron a la empresa Dragados a finales de 2014.

A principios de 2015 Dragados subcontrató a Geobrugg Ibérica para el suministro e instalación de los sistemas de estabilización y protección, dando comienzo estas obras en marzo de 2015. El resto de obras complementarias contempladas en el proyecto no son objeto de esta comunicación.

Las obras se desarrollaron durante de cuatro meses, finalizando en los primeros días de julio de 2015.

Encuadre geológico

De acuerdo con el Mapa Geológico de Gijón los materiales presentes en la zona se corresponden con la Formación Rodiles (Calizas y ritmita margocalizas) y con la Formación La Ñora (Conglomerados y areníscas). Estas formaciones se hallarían recubiertas parcialmente por depósitos gravitacionales.

Se perforaron dos sondeos que han ayudado a definir en el área de estudio varias unidades geotécnicas.

Nivel 1: Rellenos artificiales

Nivel más superficial perforado únicamente en el sondeo S-2. Se trata de 3 m de arenas, arenas limosas y arcillas, que engloban gravas silíceas y carbonatadas con restos de escoria, ladrillo y vidrio. Están relacionados con la construcción de la senda costera.

Nivel 2: Depósitos de pie de monte

Se trata de gravas silíceas redondeadas con matriz arenosa-limosa que suponen la acumulación de productos de la denudación y alteración del conglomerado silíceo jurásico del Mb. Estaño de la formación La Ñora al pie de los cantiles del mismo.

La potencia oscila entre 0,5 y 2,15 m.

Nivel 3: Eluvión

Los depósitos de eluvión corresponden a aquellos materiales del sustrato jurásico que presentan tal grado de meteorización y descomposición que se encuentran transformados en suelo.

Los eluviones de la zona de estudio están compuestos por arcillas y arcillas margosas principalmente, aunque también están representadas las margas arcillosas y las arenas limosas.

En S-1 se ha identificado un tramo de 2,15 a 4,20 m constituidos por arcillas y margas arcillosas y otro de 8,20 a 10,25m constituidos por arcillas margosas con un tramo especial mente húmedo y débil de 8,10 a 9,30 m.

En el sondeo 5-2 se ha identificado un tramo de eluvión, de 3,5 a 7,30 m de profundidad.

Nivel 4: Conglomerados silíceos y calizas

Constituyen la denominada Facies Ñora en las columnas de los sondeos por tener más similitud con los conglomerados del Mb. Estaño de la Formación La Ñora, aunque por su posición estratigráfica pertenecen al Mb. Serín de la Fm. La Ñora.

EI nivel consta de muro a techo por un conglomerado a base de cantos silíceos redondeados en una matriz areniscosa, sobre la que se sitúan areniscas en ocasiones laminadas con 9º y 14º de buzamiento.

EI espesor de este nivel en el sondeo S-1 es de 7,85 m., siendo de 6,60m en el S-2.

Nivel 5: Margas

Se trata de un nivel que se encuentra tanto a techo como a muro del tramo anterior de conglomerados y areniscas.

EI nivel está compuesto por margas y margas arenosas que incluyen generalmente nódulos carbonatados y que se ha denominado en las columnas de los sondeos como Facies Ñora Atípica, aunque pertenecen formalmente al Mb. Serín de la Fm. La Ñora.

En este nivel se diferencia un paquete de estratos identificados en los dos sondeos que presentan numerosos slickensides (caras de deslizamiento con superficies blandas y estriadas), además de alguna falla y diaclasas.

En el sondeo S-1 el nivel de margas con slickensides se encuentra entre los 19,3 y 27,10 m. En el sondeo S-2 el nivel de margas con slickensides se localiza entre los 14,70 y 20,70 m de profundidad.

Nivel 6: Calizas y margas

Se trata de la ritmita margo calcárea correspondiente al Miembro Santa Mera de la Formación Rodiles, que se encuentra a partir de 10 36,60 m de profundidad en el sondeo S-1 y desde los 22,60 m en el sondeo S-2. Los espesores medios de las capas de calizas y margas son de unos 25 cm.

En ambos sondeos estos materiales se encuentran en disposición subhorizontal.

Problemática presente

EI Estudio Geológico Geotécnico concluye que los deslizamientos son producidos por los niveles de eluvión que se desarrollan en las margas a causa de la humedad que debe penetrar en ellas a través de materiales muy permeables.

De ese modo las margas, como roca blanda y de composición arcillosa y carbonatada, pierden parte de sus carbonatos y se transforman en mayor o menor grado en arcillas que, en estado húmedo pierden cohesión, siendo entonces susceptibles de provocar los deslizamientos.

El deslizamiento de las margas situadas a muro de los conglomerados y areniscas provocan el descalce y caída de bloques de estos materiales.

Las margas sanas no provocan deslizamientos importantes, sin embargo, se ha detectado en los dos sondeos un paquete de margas muy afectadas por slickensides y fracturas que si se encuentran en posición desfavorable (es decir buzando hacia el mar) y por efecto de factores externos (tales como sismos o la reactivación de alguna de las fallas que afectan a los materiales de la Formación Rodiles) pueden reabrirse, favoreciendo el deslizamiento de los niveles situados por encima. La ritmita margo calcárea no sufre deslizamientos importantes, sino desprendimiento de bloques de distintos tamaños, que son en su mayor parte retenidos por la malla colocada en el acantilado de la playa, Únicamente la presencia de fallas activas coadyuvaría a iniciar el proceso de deslizamiento de los terrenos superiores.

A partir de los reconocimientos de campo, sondeos y ensayos de laboratorio realizados en las muestras obtenidas se han determinado los parámetros geotécnicos usados en el cálculo de estabilidad, que son los siguientes:

Soluciones adoptadas

Para determinar las condiciones de estabilidad se analizaron varios perfiles, definiendo como coeficiente de seguridad mínimo 1,50. En la figura 2 se presenta el perfil tipo de la zona. Los cálculos de estabilidad realizados concluyeron eran necesarias diversas actuaciones para garantizar la estabilidad, en función de la zona y de la accesibilidad: Reperfilados e los taludes para bajar las pendientes e instalación de sistemas flexibles que garantizasen 15 kN/m² y 30 kN/m² según la zona y una barrera dinámica para evitar que el material anteriormente deslizado caiga a la playa.

En los siguientes apartados se detallan estas soluciones.

Parte baja del talud

La parte baja del acantilado está formada por la alternancia de calizas y margas (ritmita) del miembro Santa Mera de la Fm Rodiles.

Como se indica en el estudio geológico geotécnico, esta roca no sufre deslizamientos importantes, sino desprendimiento de bloques de menor tamaño. Estos bloques se deben a la fracturación de la caliza debida a la erosión meteorológica de una zona frontalmente expuesta al mar. La marga, roca más blanda, va siendo erosionada paulatinamente y las «Lonchas» de caliza se van quedando en voladizo en el frente hasta que precipitan acantilado abajo. Este es un proceso imparable, para el que ya se habían instalado mallas de contención de derrubios. Estas mallas de contención de derrubios que se ha roto ante la cantidad de material caído.

Por ello se decidió retirar las mallas rotas existentes e instalar una malla anclada con bulones de 3 m de longitud y reforzada con cables de acero.

De acuerdo con los resultados del dimensionamiento, el sistema debía garantizar un soporte de 15kN/m², con factor de seguridad de 1,67. Consiste en una malla adosada directamente al talud, anclada y reforzada longitudinalmente con cables de acero.

Antes de colocar la nueva malla se debía retirar la existente.

Parte alta del talud

Reperfilado del talud

En la zona más al oeste, donde la maquinaria de movimiento de tierras puede acceder de una forma más sencilla, se reperfila la parte más alta del acantilado, en aquella zona de donde nacen las inestabilidades en la parte superior.

Malla bulonada

En la parte más al este, las elevadas pendientes del talud, y la posición más angosta de la senda que discurre por la parte superior, hacen más complicada la posibilidad de realizar desmontes y reperfilados, La parte posterior de los deslizamientos presenta taludes muy verticales con riesgo de rotura. Estos taludes se tratan con un sistema a base de mallas anclada que garantice 30 kN/m², con bulones GEWI de 32 mm de diámetro y 6 m de longitud en cuadrícula de 2,5Vx3H.

Barreras de contención de derrubios

En las partes más bajas del talud superior existen derrubios de ladera fruto de anteriores movimientos y deslizamientos. Con los reperfilados y sostenimientos previstos, se evitara la aparición de nuevos deslizamientos en cabeza, pero no se puede evitar que los derrubios que existen más abajo de donde se actúa y donde no se tiene acceso, por efecto de las lluvias y los temporales, se movilicen y terminen en la playa. Para ello, se ha propuesto la colocación de barreras dinámica, de 4 m de altura y 1.000 kJ e capacidad de absorción de energía. Las barreras deben tener marcado CE y homologación según la normativa europea (ETAG 027).

Propuestas de Geobrugg

Dado que los sistemas diseñados y fabricados por Geobrugg, AG cumplen con las especificaciones del proyecto, Dragados como empresa adjudicataria de la obra se puso en contacto con Geobrugg Ibérica para dimensionar los sistemas requeridos e instalarlos.

Los sistemas propuestos por Geobrugg fueron aceptados por el Director de las Obras.

Sistema DELTAX S-15

Geobrugg propuso la instalación de un sistema DELTAX S-15 en la parte baja del talud. El sistema consiste en una malla romboidal de alambre de acero de alto límite elástico, de 3 mm de diámetro, denominada comercialmente DELTAX G80/3.

La malla se ancla y adosa al terreno mediante anclajes con armadura compuesta de barras de acero autorroscables tipo GEWI de diámetro 25 mm distribuidas al tresbolillo en líneas longitudinales espaciadas en sentido vertical Sy=2,5 m y espaciados horizontal mente en cada línea Sx=3,6 m (un anclaje cada 9 m²) colocados preferiblemente en zonas deprimidas del talud. La longitud de anclaje es de 3 m.

Los cables dobles de arriostre y refuerzo longitudinales son de diámetro 16 mm. Los cables se fijan en los bordes laterales extremos del sistema mediante anclaje flexible de doble cable espiral GA-7001 Tipo II, de diámetro 14,5 mm Estos cables de refuerzo se cosen a la malla con cable de acero de 8 mm.

La unión entre los cables de refuerzo y la cabeza de los anclajes se realiza con una placa especial de acero galvanizado en caliente la cual ofrece un soporte suficiente para agotar la capacidad de trabajo de los anclajes.

Se estimaron 4.900 m² de este sistema

La malla DELTAX G80/3 tiene forma romboidal (diagonales de 102mm y 177 mm), con una luz de 80 mm. Está constituida por alambre de acero de alto límite elástico (1.770 MPa) de 3 mm de diámetro. La resistencia a tracción directa longitudinal es de 110 kN/m. Como protección contra la corrosión posee un recubrimiento de una aleación de Zn (95%) y Al (5%).

En la figura 3 se puede ver la geometría de la malla descrita.

Sistema TECCO S-30

Este sistema se propuso para la estabilización con mallas ancladas en la parte alta del talud.

Consiste en una malla romboidal de alambre de acero de alto límite elástico, de 3 mm de diámetro, denominada comercialmente TECCO G65/3.

La malla se ancla y adosa al terreno mediante anclajes con armadura de barras de acero autorroscables tipo GEWI de diámetro 32 mm distribuidos al tresbolillo en líneas longitudinales espaciadas en sentido vertical Sy=2,5 m y espaciados horizontal mente en cada línea Sx=3,0 m (un anclaje cada 7,5 m²) colocados preferiblemente en zonas deprimidas del talud. La longitud de anclaje es de 6 m.

Los cables dobles de arriostre y refuerzo longitudinales son de diámetro 18 mm. Los cables se fijan en los bordes laterales extremos del sistema mediante anclaje flexible de doble cable espiral GA-7001 Tipo III, de diámetro 18,5 mm Estos cables de refuerzo se cosen a la malla con cable de acero de 8 mm.

La unión entre los cables de refuerzo y la cabeza de los anclajes se realiza con una placa especial de acero galvanizado en caliente la cual ofrece un soporte suficiente para agotar la capacidad de trabajo de los anclajes.

Se estimaron 900 m² de este sistema.

La malla TECCO G65/3 tiene forma romboidal (diagonales de 83mm y 143 mm), con una luz de 65 mm. Está constituida por alambre de acero de alto límite elástico (1.770 MPa) de 3 mm de diámetro. La resistencia a tracción directa longitudinal es de 150 kN/m. Como protección contra la corrosión posee un recubrimiento de una aleación de Zn (95%) y Al (5%).

En la figura 4 se puede ver la geometría de la malla descrita.

Barrera GBE-1000A

La barrera dinámica que se propuso es la GBE-1000A, de 4 m de altura y distancia entre postes de 10 m. Esta barrera tiene una capacidad de energía de 1.000 kJ de acuerdo a la normativa europea (ETAG 027) y cuenta con marcado CE. Se estimaron 160 m de barrera.

Desarrollo de los trabajos

Los trabajos de instalación de los sistemas de estabilización y protección comenzaron a primeros de marzo de 2015, quedando finalizados en los primeros días de julio del mismo año; es decir, se extendieron a lo largo de cuatro meses.

Organizativamente había dos zonas de trabajo, sin interferencias entre una y otra: La parte superior del talud donde se instaló el sistema TECCO S-30 y el propio acantilado, donde se instaló el sistema DELTAX S-15 y la barrera dinámica, ambos en la zona cubierta por mallas y redes rotas.

La primera labor fue replantear la barrera dinámica para poder fabricarla de acuerdo a las necesidades específicas del lugar y la retirada de red de cable rota instalada anteriormente.

Las redes, cables y bulones se cortaron y se dejaron caer a la playa. Una vez en la playa se agruparon en paquetes de unos 800 kg para ser después izadas hasta la zona superior con helicóptero más adelante.

A medida que el acantilado iba quedando libre de restos de mallas y redes rotas se ejecutó la perforación de la cimentación de la barrera dinámica y la coronación del sistema DELTAX S-15.

Simultáneamente con estos trabajos se inició la instalación del sistema TECCO S-30 con la perforación de los anclajes de coronación, extendido de la malla y perforación de los bulones GEWI Ø32 de 6 m previstos en el Proyecto Constructivo.

La perforación se realizó con perforadoras sobre patín Dachs, de la marca Marini. Estas máquinas son ligeras (pesan unos 300 kg) y permiten descolgarlas por los taludes mediante cables y trácteles. Permiten ejecutar barrenos hasta 12-15 m, dependiendo del material, en 90 mm de diámetro con un rendimiento aceptable. Se dispuso en obra de hasta cuatro unidades de este tipo.

Finalizada la retirada de la red de cable rota y la perforación de la barrera y la coronación del sistema DELTAX S-15 se procedió al izado de las redes desde la playa, al montaje de los postes de la barrera y al reparto de la malla DELTAX G80/3 a lo largo de la coronación. Todo esto se realizó con ayuda de helicóptero, ya que la playa no tiene acceso rodado y, por lo tanto, no se podía sacar el material de otra forma. Igualmente, las labores de instalación de postes y acopio de malla hubieran consumido gran cantidad de tiempo. (Figuras 5, 6 y 7)

Una vez que se acopiaron todas las redes en la parte superior se enviaron a un gestor de residuos autorizado.

Todas estas tareas se realizaron en la mañana de 9 de abril de 2015, apenas un mes después de iniciadas las obras.

El uso de helicóptero permitió realizar en apenas unas horas un trabajo que de otra forma hubiera consumido gran cantidad de tiempo y de mano de obra, por lo que fue un elemento clave para cumplir los plazos de ejecución previstos.

Una vez acopiada la malla DELTAX G80/3 en la coronación se comenzó a extender sobre el acantilado, desde los dos extremos para juntarse en el centro durante la segunda quincena de abril.

En esta zona central apareció un problema imprevisto, ya que se descubrió un bolo inestable de gran tamaño. Después de analizar varias alternativas de solución, se decidió la voladura del mismo. Por este motivo la malla quedó sin extender en esta zona.

Esto supuso un retraso en el plan de obra, ya que al no estar previsto el uso de explosivos en la obra fue necesario iniciar todo el trámite reglamentario. Finalmente, a primeros de junio se pudo volar el bolo y se continuaron los trabajos.

A pesar de este parón en la zona central los trabajos continuaron por ambos extremos. Según avanzaba el extendido de la malla se fueron iniciando las perforaciones, con una perforadora en cada extremo.

Simultáneamente el tajo con TECCO S-30 seguía su avance, finalizando a finales de abril. Una vez liberadas las dos perforadoras que trabajaban en esta zona se pasaron a operar sobre el acantilado. De esta forma estuvieron trabajando simultáneamente cuatro perforadoras (Figura 8).

Se dividió el acantilado en tramos de 30-40 m, y cada vez que un tramo quedaba listo en lo referente a perforación e inyección se colocaban los cables de refuerzo horizontal y se finalizaban los trabajos en ese tramo, hasta llegar a la zona restringida por la voladura del bloque (Figura 9).

Durante los trabajos de instalación de malla en el acantilado no o se cerraron los paños de la barrera para permitir el tránsito de personal y materiales sin dificultad.

Una vez realizada con éxito la voladura del bloque inestable a primeros de junio, se continuó con la estabilización del tramo de acantilado que quedaba, quedando completamente terminado en los primeros días del mes de julio. Seguidamente se cerró la barrera dando por finalizadas las obras  a mediados de julio.

En la figura 10 se puede ver el resultado final de las obras de estabilización y protección.

Bibliografía

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• Gutiérrez Claverol, M., Torres Alonso, M., Luque Cabal, C. 2002. Mapa Geológico de Gijón. CQ Licer (Oviedo)