En la construcción de túneles de montaña, el agua que brota del frente de excavación y el agua generada durante la misma a menudo se enturbia y se descarga al mezclarse con tierra fina proveniente de la perforación, el apilamiento y el transporte de escombros, cemento de la colocación de hormigón y la inyección de productos químicos, materiales de lechada o fugas de aceite de la maquinaria subterránea. El volumen y la calidad de esta agua turbia varían según el tamaño y la longitud del túnel, el método de excavación, la geología, la cantidad de agua subterránea, etc. Dado que la construcción de túneles requiere un tiempo considerable, descargar esta agua turbia directamente en ríos, lagos, canales agrícolas, etc., provoca contaminación hídrica y daños al medio ambiente.
En general, los problemas ambientales que surgen con el agua turbia durante la construcción de túneles son los sólidos en suspensión (SS), el pH (concentración de iones de hidrógeno) y el contenido de aceite. Según el proyecto de construcción, los valores reglamentarios para el agua tratada pueden incluir la demanda bioquímica de oxígeno (DBO), la demanda química de oxígeno (DQO) y el contenido de cromo. El agua de manantial que contiene metales pesados también puede ser un problema. Al excavar áreas donde se han vertido aguas residuales industriales o donde se excava terreno con metales pesados, se debe considerar específicamente cómo abordar estos problemas.
Al planificar el tratamiento de aguas residuales, es necesario establecer la cantidad prevista de aguas residuales y comprender las normas aplicables.
El agua cruda utilizada en la construcción de túneles se divide en dos categorías: agua de manantial subterránea y agua de construcción. A menudo existe una gran diferencia entre la cantidad prevista de agua de manantial subterránea y la cantidad real, lo que dificulta predecir con precisión la cantidad de agua cruda en la fase de planificación. Por este motivo, se adopta un método que consiste en instalar un equipo mínimo de tratamiento de aguas turbias al inicio de la excavación del túnel, y añadir equipo adicional a medida que aumenta la cantidad de agua de manantial durante la excavación. Asimismo, si la cantidad de agua de manantial aumenta y no hay problemas con su composición, se suele emplear un método conocido como separación de aguas claras, en el que se separan el agua clara y el agua turbia, y el agua clara, que no contiene sedimentos ni cemento, se descarga directamente a través de un sistema independiente.
Antes de iniciar la construcción, se debe investigar la fuente de agua contaminada, su presencia y extensión, así como las leyes y reglamentos aplicables y los valores de referencia. Además, se debe llevar a cabo un tratamiento de purificación adecuado antes de verter el agua. Asimismo, se debe medir y reportar la cantidad y calidad del agua vertida, de conformidad con las ordenanzas y reglamentos vigentes.
Este documento abordará los puntos a tener en cuenta y las medidas que deben adoptarse al tratar con sólidos en suspensión, pH y contenido de aceite, que generalmente se consideran fuentes de contaminación del agua.
[SS (Sólidos en Suspensión)]
La composición granulométrica de las partículas del suelo presentes en el agua de drenaje durante la construcción de túneles varía según el tipo y las propiedades de la roca, el método de excavación y el método de drenaje, pero las partículas finas, como el limo y la arcilla, suelen representar una alta proporción. Debido a que estas partículas tienen una velocidad de sedimentación muy baja y requieren mucho tiempo para sedimentar, se utilizan procesos físicos y químicos para agregarlas y formar flóculos (partículas grandes formadas por coagulación, que dan lugar a un agregado esponjoso de materia en suspensión) para acelerar la sedimentación. Los floculantes utilizados para formar flóculos incluyen floculantes inorgánicos y poliméricos. El floculante inorgánico que se utiliza principalmente para el tratamiento de aguas turbias en la construcción de túneles es el cloruro de polialuminio (PAC). Los floculantes poliméricos son comercializados por muchos fabricantes bajo sus propias marcas, y si bien existen muchos tipos diferentes, los aniónicos son los más comunes. Estos floculantes inorgánicos y poliméricos se utilizan a menudo en combinación por sus efectos sinérgicos.
[pH (Potencial de Hidrógeno)]
El pH del agua de manantial generada durante la construcción de túneles suele oscilar entre 6,5 y 7,5, pero la adición de hormigón proyectado y lechada química a menudo eleva el pH hasta 9 o 13. Dependiendo de la calidad de la roca y el suelo, el agua de manantial puede ser muy ácida o alcalina. Al verterla en vías fluviales públicas, el pH debe ajustarse a los estándares de aguas residuales. El ajuste del pH puede realizarse antes o después de la sedimentación. El primer método se utiliza cada vez más porque permite realizar el tratamiento de coagulación dentro del rango de pH óptimo. Sin embargo, el segundo requiere una cantidad ligeramente mayor de agente neutralizante que el posterior a la neutralización, ya que el agua turbia contiene muchas sustancias que inhiben la reacción de neutralización. El dióxido de carbono se utiliza comúnmente para aguas residuales alcalinas, pero se puede utilizar ácido sulfúrico diluido temporalmente cuando el pH es particularmente alto. Para aguas residuales ácidas, se utiliza cal apagada o sosa cáustica.
[Aceite (extraíbles normales con hexano)]
Cuando el aceite que gotea de las máquinas perforadoras de túneles (perforadoras, excavadoras, locomotoras, vías férreas, transportadores de escombros) se mezcla con el agua de manantial, la concentración puede alcanzar entre 10 y 15 ppm. El principal problema del aceite es que genera un olor desagradable y puede afectar a los mariscos, incluso en bajas concentraciones; por lo tanto, es importante eliminarlo en la mayor medida posible. Cuando el aceite se mezcla con el agua cruda, se utilizan materiales absorbentes de tela de polietileno en el tanque de agua cruda.
(Referencia: «From Survey and Design to Construction of Mountain Tunnel Construction Methods», Sociedad Geotécnica de Japón)
Evaluación ambiental
(evaluación de impacto ambiental)
Vista general del túnel Japón-Corea
proyecto
