REPARACIÓN PRESA DE SAN ANDRES. IMPERMEABILIZACIÓN E INYECCIONES
INTRODUCCIÓN
En agosto de 2022 se procede a la realización de las obras para la reparación de la presa de San Andrés de los Tacones por la empresa APLINOR, adjudicataria para realizar los trabajos de obra civil para la reparación de la presa.
ArcelorMittal es el titular de la presa de San Andrés de los Tacones, que cierra el embalse del mismo nombre, en el concejo de Gijón, Asturias.
Esta presa, construida en 1970 en el cauce del río Aboño, permite el embalse de un máximo de 4 hm3 para los usos recreativo e industrial, así como el abastecimiento de la factoría que ArcelorMittal posee aguas abajo de la misma.
La presa cuenta con un aliviadero de hormigón con cuatro vanos regulados por sendas compuertas (tres de ellas tipo Taintor y una de tipo vientre de pez). El cuerpo de la presa, construido en materiales sueltos, posee una impermeabilización por medio de hormigón asfáltico en su paramento aguas arriba. Se trata de una presa de materiales sueltos, compuesta por un núcleo de zahorras apoyado sobre materiales de acarreo del rio y una pantalla asfáltica impermeable en el talud del intradós de la presa.
Las zahorras apoyan sobre la capa de acarreos del río que se asienta sobre un nivel impermeable de margas. La pantalla asfáltica se prolonga hasta el nivel de margas y se finaliza contra una galería perimetral de hormigón armado que se incrusta en el nivel de margas.
La sección de la pantalla asfáltica tiene las siguientes capas:
- Una primera capa de espesor 1300 mm de zahorras compactadas en el paramento.
- Una capa de regularización de 200 mm de espesor
- Una pantalla asfáltica de 300 mm de espesor compuesta por las siguientes capas: hormigón asfaltico denso 60mm, hormigón asfaltico poroso 120mm, hormigón asfaltico denso 120mm y pintura de protección.
Para rematar la impermeabilización de la presa se dispone un tapón de arcilla sobre la galería y parte de la pantalla asfáltica completando de esta manera la impermeabilización de la presa.
ANTECEDENTES
La seguridad de una presa de materiales sueltos con pantalla asfáltica está supeditada a la ausencia de filtraciones a través de la pantalla que pudieran ocasionar erosiones internas. Para el control de estas posibles filtraciones, la Presa de San Andrés de los Tacones cuenta con 107 drenes que, en caso de producirse, recogen las aguas filtradas a través de una galería perimetral existente bajo el pie de la presa.
En el marco de los trabajos de seguimiento y control de la presa, ArcelorMittal encarga anualmente un “Estudio de Control y Seguimiento de la Presa” a la empresa EPTISA. Indicándose en el “Informe de seguimiento anual. Periodo (01/01/13 - 31/12/13)” que se han detectado filtraciones significativas en la presa.
Debido a esto, ArcelorMittal encarga a EPTISA, un estudio del estado del cuerpo de la presa para detectar el posible origen de las filtraciones. Dicho Informe lleva por título “Instrumentación e informe de auscultación y estado del cuerpo de la presa de San Andrés de los Tacones a fecha de diciembre de 2013" y en él se realizan cinco sondeos para la instalación de cinco nuevos piezómetros, así como una prospección geofísica del cuerpo de la presa donde se detectan, de manera localizada, zonas de posible removilización y lavado de finos a profundidades entre 1,5 y 2,5 m bajo la superficie de la pantalla asfáltica.
Además, a fecha de diciembre de 2014, EPTISA realiza una inspección visual de la presa recogiendo los resultados en el "Informe de Inspección de Daños Nº3. Presa de San Andrés de los Tacones (Aboño)". En dicho informe, se hace referencia a la existencia de grietas transversales al dique que provocan un aumento significativo de las filtraciones en el mismo.
Por lo que respecta a la localización de filtraciones y grietas, se observa que se localizan en la zona superior del talud aguas arriba, lo que se justifica al encontrarse esta zona, en función del nivel del embalse, a la intemperie. Por el contrario, en las zonas inferiores del talud las presiones originadas por el empuje del agua son mayores, contribuyendo así a evitar la aparición de tracciones que originen fisuras.
El proyecto original de construcción de la presa hace referencia a la necesidad de controlar la ausencia de filtraciones como garantía de la seguridad de la presa; al considerarse que, debido a la posible pérdida de impermeabilidad de la capa asfáltica, podrían formarse caminos de infiltración a través del macizo de la presa que provocasen el arrastre de material. A este respecto, es importante considerar el principio básico de que los suelos tienden a erosionarse cuando el agua fluye sobre o a través de ellos, pudiendo generarse fenómenos de tubificación.
Los fenómenos de tubificación citados consisten en la formación, por erosión progresiva, de un conducto a través de la presa o de su cimiento. El sentido de la fuerza de filtración sigue el de las líneas de flujo, pero la erosión se ve impedida por la masa del suelo. En cambio, al emerger aguas abajo no existe masa alguna que se oponga a la erosión. De producirse este fenómeno podría suponer la pérdida de las condiciones de estabilidad de la presa.
Ante esta situación, como medida preventiva por parte de ArcelorMittal, se planteó la realización las siguientes acciones:
- Llevar a cabo la apertura de compuertas en el embalse, disminuyendo así la cota de aguas en el embalse desde cota +38.5 m a cota +35 m. Se comprueba que con esta medida las filtraciones en el cuerpo de la presa han disminuido considerablemente.
- Realizar un seguimiento y control de las filtraciones.
- Realizar un estudio de las posibles soluciones: queda patente la pérdida significativa de impermeabilidad en el cuerpo de la presa debida al deterioro natural de la capa asfáltica. Esto pone en peligro la estabilidad de la presa, por lo que se considera necesario realizar un proceso de restauración, fundamentalmente en el sellado, e impermeabilización del paramento de la presa aguas arriba.
En agosto de 2022 se procede a la realización de las obras para la reparación de la presa de San Andrés de los Tacones por la empresa APLINOR, adjudicataria para realizar los trabajos de obra civil para la reparación de la presa.
ArcelorMittal es el titular de la presa de San Andrés de los Tacones, que cierra el embalse del mismo nombre, en el concejo de Gijón, Asturias.
Esta presa, construida en 1970 en el cauce del río Aboño, permite el embalse de un máximo de 4 hm3 para los usos recreativo e industrial, así como el abastecimiento de la factoría que ArcelorMittal posee aguas abajo de la misma.
La presa cuenta con un aliviadero de hormigón con cuatro vanos regulados por sendas compuertas (tres de ellas tipo Taintor y una de tipo vientre de pez). El cuerpo de la presa, construido en materiales sueltos, posee una impermeabilización por medio de hormigón asfáltico en su paramento aguas arriba. Se trata de una presa de materiales sueltos, compuesta por un núcleo de zahorras apoyado sobre materiales de acarreo del rio y una pantalla asfáltica impermeable en el talud del intradós de la presa.
Las zahorras apoyan sobre la capa de acarreos del río que se asienta sobre un nivel impermeable de margas. La pantalla asfáltica se prolonga hasta el nivel de margas y se finaliza contra una galería perimetral de hormigón armado que se incrusta en el nivel de margas.
La sección de la pantalla asfáltica tiene las siguientes capas:
- Una primera capa de espesor 1300 mm de zahorras compactadas en el paramento.
- Una capa de regularización de 200 mm de espesor
- Una pantalla asfáltica de 300 mm de espesor compuesta por las siguientes capas: hormigón asfaltico denso 60mm, hormigón asfaltico poroso 120mm, hormigón asfaltico denso 120mm y pintura de protección.
Para rematar la impermeabilización de la presa se dispone un tapón de arcilla sobre la galería y parte de la pantalla asfáltica completando de esta manera la impermeabilización de la presa.
ANTECEDENTES
La seguridad de una presa de materiales sueltos con pantalla asfáltica está supeditada a la ausencia de filtraciones a través de la pantalla que pudieran ocasionar erosiones internas. Para el control de estas posibles filtraciones, la Presa de San Andrés de los Tacones cuenta con 107 drenes que, en caso de producirse, recogen las aguas filtradas a través de una galería perimetral existente bajo el pie de la presa.
En el marco de los trabajos de seguimiento y control de la presa, ArcelorMittal encarga anualmente un “Estudio de Control y Seguimiento de la Presa” a la empresa EPTISA. Indicándose en el “Informe de seguimiento anual. Periodo (01/01/13 - 31/12/13)” que se han detectado filtraciones significativas en la presa.
Debido a esto, ArcelorMittal encarga a EPTISA, un estudio del estado del cuerpo de la presa para detectar el posible origen de las filtraciones. Dicho Informe lleva por título “Instrumentación e informe de auscultación y estado del cuerpo de la presa de San Andrés de los Tacones a fecha de diciembre de 2013" y en él se realizan cinco sondeos para la instalación de cinco nuevos piezómetros, así como una prospección geofísica del cuerpo de la presa donde se detectan, de manera localizada, zonas de posible removilización y lavado de finos a profundidades entre 1,5 y 2,5 m bajo la superficie de la pantalla asfáltica.
Además, a fecha de diciembre de 2014, EPTISA realiza una inspección visual de la presa recogiendo los resultados en el "Informe de Inspección de Daños Nº3. Presa de San Andrés de los Tacones (Aboño)". En dicho informe, se hace referencia a la existencia de grietas transversales al dique que provocan un aumento significativo de las filtraciones en el mismo.
Por lo que respecta a la localización de filtraciones y grietas, se observa que se localizan en la zona superior del talud aguas arriba, lo que se justifica al encontrarse esta zona, en función del nivel del embalse, a la intemperie. Por el contrario, en las zonas inferiores del talud las presiones originadas por el empuje del agua son mayores, contribuyendo así a evitar la aparición de tracciones que originen fisuras.
El proyecto original de construcción de la presa hace referencia a la necesidad de controlar la ausencia de filtraciones como garantía de la seguridad de la presa; al considerarse que, debido a la posible pérdida de impermeabilidad de la capa asfáltica, podrían formarse caminos de infiltración a través del macizo de la presa que provocasen el arrastre de material. A este respecto, es importante considerar el principio básico de que los suelos tienden a erosionarse cuando el agua fluye sobre o a través de ellos, pudiendo generarse fenómenos de tubificación.
Los fenómenos de tubificación citados consisten en la formación, por erosión progresiva, de un conducto a través de la presa o de su cimiento. El sentido de la fuerza de filtración sigue el de las líneas de flujo, pero la erosión se ve impedida por la masa del suelo. En cambio, al emerger aguas abajo no existe masa alguna que se oponga a la erosión. De producirse este fenómeno podría suponer la pérdida de las condiciones de estabilidad de la presa.
Ante esta situación, como medida preventiva por parte de ArcelorMittal, se planteó la realización las siguientes acciones:
- Llevar a cabo la apertura de compuertas en el embalse, disminuyendo así la cota de aguas en el embalse desde cota +38.5 m a cota +35 m. Se comprueba que con esta medida las filtraciones en el cuerpo de la presa han disminuido considerablemente.
- Realizar un seguimiento y control de las filtraciones.
- Realizar un estudio de las posibles soluciones: queda patente la pérdida significativa de impermeabilidad en el cuerpo de la presa debida al deterioro natural de la capa asfáltica. Esto pone en peligro la estabilidad de la presa, por lo que se considera necesario realizar un proceso de restauración, fundamentalmente en el sellado, e impermeabilización del paramento de la presa aguas arriba.
Sistema de impermeabilización Sikalastic® 6689 (antes MSeal 6689) con una dotación de membrana Sikalastic® M 689 (antes MSeal M 689) de 3,3 kg/m2 y un espesor aprox. 3 mm. (14.000 m2).
Teniendo ArcelorMittal el conocimiento de que en el año 2018 APLINOR había ejecutado con éxito una obra de similares características en la presa de Matahoz-Cantabria para REPSOL ENERGÍA (los trabajos de inyección/impermeabilización han sido muy efectivos, la filtración aguas abajo disminuye desde 1.000 l/min a menos de 5 l/min manteniéndose la membrana actualmente como en el día de la aplicación) y siendo este tipo de obra la primera referencia en Europa, contactaron con APLINOR para poner en marcha el proyecto de reparación de la pantalla de la presa de San Andrés que llevaban años estudiando.
El conocimiento y experiencia de un aplicador local, junto con la rapidez de ejecución, mayor durabilidad y ventajas que los sistemas tradicionales, llevo a la elección del sistema aplicado.
Reposiciones y terminación de las obras
Por último, se procedió a la realización de las reposiciones y terminación de las obras consistentes en:
- Desbroce y acondicionamiento del talud de aguas abajo de la presa.
- Tala y destoconado de los árboles situados en la coronación del embalse.
- Reposición de la capa de aglomerado asfáltico en zona de inyecciones en coronación de la presa. Sistema de impermeabilización con una dotación de membrana Sikalastic® M 689 (antes MSeal M 689) de 3,3 kg/m2 y un espesor aprox. 3 mm. (14.000 m2).
Reparación de la pantalla
Para la reparación de las lágrimas de la pantalla se procedió a la retirada de los excesos de mastic mediante medios mecánicos. Las lágrimas se retiraron mediante la utilización de un martillo rompedor, para regularizar la superficie se calentó el mastic restante con soplete y se extendió mediante el uso de herramientas específicas, consiguiendo dejar una superficie regular y lisa.
Para el sellado de la totalidad de las grietas se utilizó una masilla de poliuretano monocomponente Sikaflex® NP 474 (antes MSeal NP 474), la cual selló correctamente las grietas superficiales de deformación de la pantalla asfáltica dejando una superficie lisa y estanca.
Las grietas transversales se han tratado como juntas de la pantalla asfáltica siguiendo el siguiente procedimiento:
- Limpieza superficial.
- Apertura de la junta con radial.
- Soplado y limpieza de la junta.
- Aplicación de masilla de poliuretano monocomponente Sikaflex® NP 474 (antes MSeal NP 474).
- Corte con radial para la delimitación de la actuación.
- Picado de la ampolla y retirada de materiales.
- Generación de una superficie con encaje en forma de cola de milano que permita la entrada de mortero bajo la parte sana de la pantalla asfáltica.
- Relleno con mortero de reparación sin retracción SikaEmaco® T 1100 TIX (antes MEmaco T 1100 TIX) generando una superficie perfectamente lisa sin resaltos entre los bordes de la pantalla y el mortero.
Para la unión de la acera con la coronación de la pantalla se ha realizado el sellado de las juntas con una masilla elástica de poliuretano, Sikaflex® NP 474 (antes MSeal NP 474). Se colocó un fondo de junta SikaSeal®‐920 (antes MSeal 920) de diámetro un 25 % superior al ancho de junta para garantizar que la masilla se adhiriese solamente a los flancos de la junta, y que la profundidad de la misma fuese la mitad de la anchura de junta. Se ha reforzado el sistema mediante la colocación de una banda de geotextil GEOMAX, de 30 cm de ancho, y se ha proyectado una capa de poliurea sobre este geotextil.
Para el sellado de las juntas se ha empleado una masilla elástica de poliuretano, Sikaflex® NP 474 (antes MSeal NP 474).
Posteriormente, se procede a la colocación de una banda elástica de elastómero Sikadur‐Combiflex®‐930 (antes MSeal 930) con adhesivo epoxi Sikadur® ADH 3000 (antes MBrace ADH 3000).
En la colocación de la lámina, se aplicó a ambos lados de la junta una capa fina a modo de capa de contacto, para facilitar la adherencia sobre el soporte. El espesor aplicado de adhesivo ha sido de entre 1 y 2 mm. La banda Sikadur‐Combiflex®‐930 (antes MSeal 930) se ha situado sobre la junta, de modo que quedasen sobre el adhesivo al menos 6 cm por cada lado. Las uniones de bandas se han realizado mediante soldadura con aire caliente. Se ha reforzado el sistema mediante la colocación de una banda de geotextil GEOMAX, de 30 cm de ancho y se ha proyectado una capa de poliurea sobre este geotextil.
- Aplicación de capa de imprimación epoxi Sikagard® M 338 (antes MSeal M 338). Aplicada sobre las zonas 1 y 2 de la pantalla. Sobre la imprimación se realizó un espolvoreo de árido con una granulometría de 0,3 a 0,8 mm y una humedad máxima del 0,5% (1kg/m2).
La finalidad del espolvoreo es dotar de una rugosidad que garantice el anclaje mecánico además del químico de la membrana de impermeabilización. Debido a la problemática que se tuvo con el tiempo, se decidió aplicar en la zona 3, franja pie de presa la Sikagard® P 770 (antes MSeal P 770), con motivo de poder proyectar en el día y avanzar lo más rápido posible. Es una imprimación de altas prestaciones, gran adherencia sobre todo tipo de superficies e incluso sobre soportes con un elevado contenido en humedad, y secado rápido (5 horas a 20ºc). Se aplicó exclusivamente en la zona que quedó cubierta con agua, el motivo no es otro que la dificultad de la aplicación, manual vs airless, pot life muy limitado y su elevado coste. Sobre la imprimación se realizó un espolvoreo de árido con una granulometría de 0,3 a 0,8 mm y una humedad máxima del 0,5% (1kg/m2).
La finalidad del espolvoreo es dotar de una rugosidad aumentando así, la superficie que garantice el anclaje mecánico además del químico de la membrana de impermeabilización.
- Aplicación de la capa de poliurea pura Sikalastic® M 689 (antes MSeal M 689) libre de disolventes con un espesor mínimo de 3 mm, aplicada de forma continua desde el píe del rastrillo hasta la coronación de la presa.
Teniendo ArcelorMittal el conocimiento de que en el año 2018 APLINOR había ejecutado con éxito una obra de similares características en la presa de Matahoz-Cantabria para REPSOL ENERGÍA (los trabajos de inyección/impermeabilización han sido muy efectivos, la filtración aguas abajo disminuye desde 1.000 l/min a menos de 5 l/min manteniéndose la membrana actualmente como en el día de la aplicación) y siendo este tipo de obra la primera referencia en Europa, contactaron con APLINOR para poner en marcha el proyecto de reparación de la pantalla de la presa de San Andrés que llevaban años estudiando.
El conocimiento y experiencia de un aplicador local, junto con la rapidez de ejecución, mayor durabilidad y ventajas que los sistemas tradicionales, llevo a la elección del sistema aplicado.
Reposiciones y terminación de las obras
Por último, se procedió a la realización de las reposiciones y terminación de las obras consistentes en:
- Desbroce y acondicionamiento del talud de aguas abajo de la presa.
- Tala y destoconado de los árboles situados en la coronación del embalse.
- Reposición de la capa de aglomerado asfáltico en zona de inyecciones en coronación de la presa. Sistema de impermeabilización con una dotación de membrana Sikalastic® M 689 (antes MSeal M 689) de 3,3 kg/m2 y un espesor aprox. 3 mm. (14.000 m2).
Reparación de la pantalla
Para la reparación de las lágrimas de la pantalla se procedió a la retirada de los excesos de mastic mediante medios mecánicos. Las lágrimas se retiraron mediante la utilización de un martillo rompedor, para regularizar la superficie se calentó el mastic restante con soplete y se extendió mediante el uso de herramientas específicas, consiguiendo dejar una superficie regular y lisa.
Para el sellado de la totalidad de las grietas se utilizó una masilla de poliuretano monocomponente Sikaflex® NP 474 (antes MSeal NP 474), la cual selló correctamente las grietas superficiales de deformación de la pantalla asfáltica dejando una superficie lisa y estanca.
Las grietas transversales se han tratado como juntas de la pantalla asfáltica siguiendo el siguiente procedimiento:
- Limpieza superficial.
- Apertura de la junta con radial.
- Soplado y limpieza de la junta.
- Aplicación de masilla de poliuretano monocomponente Sikaflex® NP 474 (antes MSeal NP 474).
- Corte con radial para la delimitación de la actuación.
- Picado de la ampolla y retirada de materiales.
- Generación de una superficie con encaje en forma de cola de milano que permita la entrada de mortero bajo la parte sana de la pantalla asfáltica.
- Relleno con mortero de reparación sin retracción SikaEmaco® T 1100 TIX (antes MEmaco T 1100 TIX) generando una superficie perfectamente lisa sin resaltos entre los bordes de la pantalla y el mortero.
Para la unión de la acera con la coronación de la pantalla se ha realizado el sellado de las juntas con una masilla elástica de poliuretano, Sikaflex® NP 474 (antes MSeal NP 474). Se colocó un fondo de junta SikaSeal®‐920 (antes MSeal 920) de diámetro un 25 % superior al ancho de junta para garantizar que la masilla se adhiriese solamente a los flancos de la junta, y que la profundidad de la misma fuese la mitad de la anchura de junta. Se ha reforzado el sistema mediante la colocación de una banda de geotextil GEOMAX, de 30 cm de ancho, y se ha proyectado una capa de poliurea sobre este geotextil.
Para el sellado de las juntas se ha empleado una masilla elástica de poliuretano, Sikaflex® NP 474 (antes MSeal NP 474).
Posteriormente, se procede a la colocación de una banda elástica de elastómero Sikadur‐Combiflex®‐930 (antes MSeal 930) con adhesivo epoxi Sikadur® ADH 3000 (antes MBrace ADH 3000).
En la colocación de la lámina, se aplicó a ambos lados de la junta una capa fina a modo de capa de contacto, para facilitar la adherencia sobre el soporte. El espesor aplicado de adhesivo ha sido de entre 1 y 2 mm. La banda Sikadur‐Combiflex®‐930 (antes MSeal 930) se ha situado sobre la junta, de modo que quedasen sobre el adhesivo al menos 6 cm por cada lado. Las uniones de bandas se han realizado mediante soldadura con aire caliente. Se ha reforzado el sistema mediante la colocación de una banda de geotextil GEOMAX, de 30 cm de ancho y se ha proyectado una capa de poliurea sobre este geotextil.
- Aplicación de capa de imprimación epoxi Sikagard® M 338 (antes MSeal M 338). Aplicada sobre las zonas 1 y 2 de la pantalla. Sobre la imprimación se realizó un espolvoreo de árido con una granulometría de 0,3 a 0,8 mm y una humedad máxima del 0,5% (1kg/m2).
La finalidad del espolvoreo es dotar de una rugosidad que garantice el anclaje mecánico además del químico de la membrana de impermeabilización. Debido a la problemática que se tuvo con el tiempo, se decidió aplicar en la zona 3, franja pie de presa la Sikagard® P 770 (antes MSeal P 770), con motivo de poder proyectar en el día y avanzar lo más rápido posible. Es una imprimación de altas prestaciones, gran adherencia sobre todo tipo de superficies e incluso sobre soportes con un elevado contenido en humedad, y secado rápido (5 horas a 20ºc). Se aplicó exclusivamente en la zona que quedó cubierta con agua, el motivo no es otro que la dificultad de la aplicación, manual vs airless, pot life muy limitado y su elevado coste. Sobre la imprimación se realizó un espolvoreo de árido con una granulometría de 0,3 a 0,8 mm y una humedad máxima del 0,5% (1kg/m2).
La finalidad del espolvoreo es dotar de una rugosidad aumentando así, la superficie que garantice el anclaje mecánico además del químico de la membrana de impermeabilización.
- Aplicación de la capa de poliurea pura Sikalastic® M 689 (antes MSeal M 689) libre de disolventes con un espesor mínimo de 3 mm, aplicada de forma continua desde el píe del rastrillo hasta la coronación de la presa.
