Alto Hospicio se asienta a casi 600 metros sobre el nivel del mar, sobre una meseta costera donde los depósitos de sales y las costras químicas definen el comportamiento del subsuelo. La expansión urbana ha empujado proyectos de infraestructura que, cada vez más, requieren soluciones subterráneas para salvar desniveles o cruzar quebradas. Excavar un túnel en suelo blando aquí no se parece a hacerlo en Santiago. La presencia de horizontes cementados por cloruros y sulfatos, típicos del desierto del Tamarugal, alterna con lentes de arena limosa suelta. Esta heterogeneidad obliga a un análisis geotécnico para túneles en suelo blando que vaya mucho más allá de una clasificación visual. Nuestro equipo aplica ensayos triaxiales consolidados no drenados y mediciones de succión matricial para anticipar cómo se comportará el material frente al desconfine. En más de una campaña hemos comprobado que la resistencia aparente de una costra salina se desploma al perder humedad, un fenómeno crítico si no se modela antes de atacar el frente. Complementamos la caracterización mecánica con un ensayo CPT cuando la cobertura es reducida y necesitamos un perfil continuo de punta y fricción sin alterar la estructura del suelo.
En Alto Hospicio, una costra salina puede tener la resistencia de un concreto pobre, pero se disgrega en horas si el frente del túnel pierde su humedad de equilibrio.
Procedimiento y alcance
El desarrollo minero de la región de Tarapacá impulsó el poblamiento acelerado de Alto Hospicio, muchas veces sobre terrenos que nunca tuvieron un estudio de mecánica de suelos sistemático. Esa herencia se traduce hoy en un perfil estratigráfico donde las tobas y cenizas volcánicas alteradas —localmente llamadas 'piedra pómez'— se intercalan con arenas eólicas. Para un túnel en suelo blando, la clave está en identificar el grado de cementación real de esas capas: una muestra puede parecer roca al martillo, pero se desintegra en agua en menos de 24 horas. Nuestro laboratorio ejecuta ensayos de slake durability y compresión simple sobre probetas talladas in situ para definir si el material se comportará como suelo o como roca blanda durante la excavación. La salinidad del agua intersticial, que en Alto Hospicio supera con frecuencia los 15.000 mg/L de sólidos disueltos, acelera la corrosión de los elementos de sostenimiento, así que incorporamos análisis químicos del extracto de poro en cada campaña. El control de la plasticidad mediante límites de Atterberg sobre la fracción fina nos alerta sobre potenciales cambios volumétricos en presencia de humedad, un riesgo latente cuando el túnel atraviesa zonas de acumulación de arcillas expansivas del grupo de las esmectitas.
Particularidades de la zona
Atacamos un túnel de servicios de 3.5 metros de diámetro en la Quebrada de Tarapacá. A los 8 metros de avance, el frente comenzó a desprenderse en bloques pequeños justo donde una lente de arena limosa, aparentemente seca, había perdido su cohesión aparente. La excavación sin un soporte inmediato provocó una chimenea que alcanzó la superficie en menos de 40 minutos. Lo que falló no fue la resistencia del suelo, sino la interpretación del perfil: el ensayo de laboratorio posterior reveló que la succión matricial, cercana a los 300 kPa, era la única responsable de la estabilidad provisional. Al perturbarse el equilibrio hídrico, el material colapsó. Por eso insistimos en que el análisis geotécnico para túneles en suelo blando en Alto Hospicio no puede omitir la mecánica de suelos parcialmente saturados. La ciudad, con sus más de 100.000 habitantes y una actividad sísmica controlada por la subducción de la placa de Nazca, suma además el desafío de las cargas dinámicas: una aceleración sísmica horizontal de diseño que ronda los 0.30g exige verificar la degradación de rigidez del suelo bajo carga cíclica, algo que evaluamos con ensayos triaxiales cíclicos sobre muestras inalteradas.
