Metro de Lima (Horizonte 2025): Línea 3 de la Red Básica del Metro de Lima y Callao Estudio de Preinversión a nivel de Factibilidad

sábado, 2 de enero de 2021

Línea 3 de la Red Básica del Metro de Lima y Callao Estudio de Preinversión a nivel de Factibilidad

Proyectos Integrales para la Concesión de la Línea 3 de la Red Básica del Metro de Lima y Callao

Estudio de Preinversión a nivel de Factibilidad

Capítulo I: Resumen Ejecutivo

ML3 I050001000000 001 A Proyecto Matrícula Chrono Versión

Estudio de Preinversión a nivel de Factibilidad

VA01

Redacción

Verificación Validación

Estudio de Preinversión a Nivel de Factibilidad Capítulo I: Resumen Ejecutivo

Revisión del documento

Versión A
A

Fecha

17/03/20

26/04/20

Página

Todos

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Creación del documento

Actualización del documento

Nombre Manuel Marin

Fecha

17/03/20

Fecha

26/03/20

Validación del documento

Nombre Jaime Adasme

Fecha

20/03/20

Fecha

27/03/20

Nombre Abel López

Fecha

23/03/20

Fecha

29/03/20

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Índice

1. NOMBRE DEL PROYECTO ...................................................... 15

2. OBJETIVO DEL PROYECTO .................................................... 16

2.1. Definición del objetivo central................................................................16 2.2. Medios del objetivo central....................................................................16 2.3. Fines del objetivo central.......................................................................16 2.4. Árbol de medios y fines ......................................................................... 17

3. BALANCE OFERTA Y DEMANDA DE LOS BIENES O SERVICIOS DEL PROYECTO ...................................................... 18

3.1. Demanda ............................................................................................... 18 3.2. Oferta.....................................................................................................18 3.3. Balance oferta-demanda en la Línea 3 ................................................. 18

4. DESCRIPCIÓN TÉCNICA DEL PROYECTO ............................ 20

4.1. Antecedentes.........................................................................................20

4.2. Ubicación...............................................................................................23

4.3. Dimensionamiento del sistema y su operación ..................................... 24

4.3.1. Hipótesis de dimensionamiento del sistema y la operación. ............................... 25 4.3.2. La demanda dimensionante ............................................................................... 25 4.3.3. El intervalo mínimo de operación por demanda.................................................. 27 4.3.4. Estudio de operación.......................................................................................... 28

4.4. Resultados de la Ingeniería Básica.......................................................31

4.4.1. Estudios Topográficos........................................................................................ 31

4.4.2. Estudios de Suelos, Geológicos, Geotécnicos, Hidrogeológicos ........................ 32

4.5. Trazado ................................................................................................. 74

4.5.1. Parámetros de diseño ........................................................................................ 74 4.5.2. Criterios de diseño ............................................................................................. 75 4.5.3. Secciones Tipo................................................................................................... 75 4.5.4. Estaciones ......................................................................................................... 75 4.5.5. Patios-Taller ....................................................................................................... 76 4.5.6. Aparatos de vía .................................................................................................. 77 4.5.7. Terceras y Cuartas vías ..................................................................................... 78 4.5.8. Túnel en Estaciones Terminales ........................................................................ 78

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4.6. Infraestructura de línea y su equipamiento ........................................... 79

4.6.1. Túneles .............................................................................................................. 79 4.6.2. Pozos................................................................................................................. 85 4.6.3. Equipamiento electromecánico........................................................................... 87

4.7. Estaciones de pasajeros y su equipamiento ......................................... 91

4.7.1. Tipología de las estaciones ................................................................................ 91 4.7.2. Dimensionamiento funcional .............................................................................. 92 4.7.3. Tipología de estación de 24 metros.................................................................... 93 4.7.4. Tipología estación de 17 metros......................................................................... 97 4.7.5. Estación Cabitos ................................................................................................ 99 4.7.6. Estación Conde San Isidro............................................................................... 103 4.7.7. Estación Central............................................................................................... 104 4.7.8. Programa de acabados en función de los usos para las estaciones................. 108 4.7.9. Dimensionamiento de seguridad ...................................................................... 109 4.7.10. Dimensionamiento Estructural........................................................................ 111 4.7.11. Dimensionamiento de instalaciones no ferroviarias........................................ 125

4.8. Sistemas ferroviarios y superestructura de vía ................................... 137

4.8.1. Superestructura de vía ..................................................................................... 137 4.8.2. Sistema de señalización y automatización ....................................................... 143 4.8.3. Puertas de Andén ............................................................................................ 146 4.8.4. Sistema de Telecomunicaciones ...................................................................... 148 4.8.5. Distribución de energía .................................................................................... 156 4.8.6. Arquitectura de red........................................................................................... 159 4.8.7. Catenaria ......................................................................................................... 160 4.8.8. Sistema de Control de Pasajeros ..................................................................... 161 4.8.9. Centro de Control de Operaciones (CCO)........................................................ 164 4.8.10. Control y Supervisión de Estaciones .............................................................. 168

4.9. Material Rodante ................................................................................. 171

4.9.1. Diseño general ................................................................................................. 171 4.9.2. Descripción y arquitectura de los trenes........................................................... 172 4.9.3. Conducción automática sin conductor .............................................................. 173 4.9.4. Características de la infraestructura ................................................................. 173 4.9.5. Características del suministro de energía......................................................... 174 4.9.6. Condiciones de utilización ................................................................................ 175 4.9.7. Capacidad de transporte .................................................................................. 176 4.9.8. Velocidades de diseño y comercial .................................................................. 176

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4.9.9. Adherencia....................................................................................................... 177 4.9.10. Dimensiones de los trenes ............................................................................. 177 4.9.11. Gálibos estáticos y dinámicos ........................................................................ 177 4.9.12. Compatibilidad en la interface rueda – riel...................................................... 181 4.9.13. Caja y componentes....................................................................................... 181 4.9.14. Tipología y dimensiones de puertas ............................................................... 183 4.9.15. Cadena de tracción y freno eléctrico .............................................................. 183 4.9.16. Características de otros circuitos y aparatos de alta tensión .......................... 184 4.9.17. Aceleraciones en servicio............................................................................... 185 4.9.18. Tipo de frenado instalado ............................................................................... 185 4.9.19. Desaceleraciones en servicio, incluyendo jerk en tracción y frenado ............. 185 4.9.20. Antipatinaje y antideslizamiento ..................................................................... 186 4.9.21. Bogies............................................................................................................ 186 4.9.22. Enganches (automáticos y semipermanentes) ............................................... 187 4.9.23. Equipos auxiliares diversos ............................................................................ 188 4.9.24. Operación en modo degradado...................................................................... 190 4.9.25. Compatibilidad electromagnética.................................................................... 191 4.9.26. Sistemas de aviso a los viajeros..................................................................... 191 4.9.27. Sistema de video entretenimiento .................................................................. 191 4.9.28. Sistema de vídeo vigilancia a bordo ............................................................... 192 4.9.29. Esquema de evacuación del tren ................................................................... 192 4.9.30. Equipo Neumático.......................................................................................... 192

4.10. Talleres de mantenimiento y su equipamiento..................................193

4.10.1. Talleres y Cocheras Norte (Comas) ............................................................... 193 4.10.2. Patios Sur (San Juan de Miraflores)............................................................... 194 4.10.3. Equipamiento de talleres y cocheras .............................................................. 195

4.11. La subsidencia de las estructuras adyacentes al eje de la vía ......... 200

4.11.1. Estimación de movimientos inducidos ............................................................ 200 4.11.2. Plan de Auscultación...................................................................................... 201 4.11.3. Medidas de Protección................................................................................... 203

4.12. Inserción urbana de la zona de las Estaciones de Pasajeros...........204

4.13. Interferencias, expropiaciones y/o afectación de terrenos, análisis de desvíos de tráfico durante la ejecución de las obras ................................. 213

4.13.1. Afecciones durante las obras ......................................................................... 213 4.13.2. Interferencias ................................................................................................. 213 4.13.3. Expropiaciones............................................................................................... 219

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4.13.4. Desvíos de tráfico durante las obras .............................................................. 225 4.13.5. Desvíos de tráfico en la estación Parque de la Reserva................................. 229

4.14. Plan de Gestión de Riesgos..............................................................235

4.14.1. Identificación y clasificación de riesgos .......................................................... 235 4.14.2. Evaluación de Riesgos................................................................................... 235 4.14.3. Medidas de mitigación.................................................................................... 237

5. COSTOS DEL PROYECTO..................................................... 247

5.1. Introducción y metodología ................................................................. 247

5.1.1. Presupuesto de Obra Civil................................................................................ 248 5.1.2. Equipamiento de Sistemas: ferroviarios y no ferroviarios (IS)........................... 252

5.2. Material Rodante (MR) ........................................................................ 253 5.3. Partidas Adicionales............................................................................253 5.4. Presupuesto de Inversión....................................................................254

6. BENEFICIOS DEL PROYECTO .............................................. 256

6.1. Ahorros por reducción del tiempo de viaje de los usuarios.................257 6.2. Ahorros en los costos de operación vehicular (cov)............................259

6.3. Ahorros por la reducción de los tamaños de flota requeridos (transporte público de pasajeros – buses)....................................................................261

6.4. Ahorros en los costos de mantenimiento de la infraestructura vial por efecto de la reducción de flota ................................................................... 262

6.5. Ahorros por reducción de accidentes..................................................263

6.6. Ahorros por la prevención de las pérdidas ocasionadas por fenómenos naturales (MRR) ......................................................................................... 265

6.7. Ahorros por la reducción de la contaminación ambiental ................... 265

6.8. Beneficios por mejoras en la calidad del aire......................................266

6.9. Beneficios por externalidad – Beneficio por revalorización de predios..... ........................................................................................................... 267

7. RESULTADOS DE LA EVALUACIÓN SOCIAL ....................... 269

8. SOSTENIBILIDAD DEL PROYECTO ...................................... 269

8.1. La capacidad de gestión de la organización encargada de la ejecución y explotación del Proyecto. ........................................................................... 269

8.1.1. Capacidad de gestión de ATU, encargada de la ejecución............................... 270 8.1.2. Capacidad de gestión de Operador.................................................................. 270

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8.2. Arreglos institucionales requeridos para las fases de pre operación, operación y mantenimiento del Proyecto. ................................................. 271

8.2.1. Fase de inversión............................................................................................. 271 8.2.2. Ejecución de la obra......................................................................................... 271 8.2.3. Fase de post- inversión .................................................................................... 272

8.3. Aseguramiento del financiamiento de los costos de operación y mantenimiento del Proyecto.......................................................................272

8.4. Participación de los beneficiarios. ....................................................... 273

8.5. Las medidas adoptadas para reducir la vulnerabilidad del Proyecto ante peligros naturales, socio-naturales o conflictos sociales con los potenciales afectados por el Proyecto...........................................................................273

9. IMPACTO AMBIENTAL ........................................................... 275

9.1. Definición del Área de Influencia Ambiental del Proyecto...................275

9.1.1. Área de Influencia Directa (AID) ....................................................................... 275 9.1.2. Área de Influencia Indirecta (AII) ...................................................................... 275

9.2. Ramificación del Eje de la L3 .............................................................. 275 9.3. Línea Base Ambiental ......................................................................... 276 9.3.1. Medio físico...................................................................................................... 276 9.3.2. Medio ambiente biológico................................................................................. 286 9.3.3. Línea de Base Social ....................................................................................... 286 9.4. Descripción socio-ambiental por tramos ............................................. 289 9.5. Tramo A1.............................................................................................289 9.5.1. Descripción del Componente Físico ................................................................. 289 9.5.2. Descripción del Componente Biótico................................................................ 289 9.5.3. Descripción del Componente Socioeconómico................................................. 290 9.6. Tramo A2.............................................................................................290 9.6.1. Descripción del Componente Físico ................................................................. 290 9.6.2. Descripción del Componente Biótico................................................................ 291 9.6.3. Descripción del Componente Socioeconómico................................................. 291 9.7. Tramo B1.............................................................................................291 9.7.1. Descripción del Componente Físico ................................................................. 291 9.7.2. Descripción del Componente Biótico................................................................ 292 9.7.3. Descripción del Componente Socioeconómico................................................. 292 9.8. Tramo C1.............................................................................................293 9.8.1. Descripción del Componente Físico ................................................................. 293

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9.8.2. Descripción del Componente Biótico................................................................ 293 9.8.3. Descripción del Componente Socioeconómico................................................. 294

9.9. Tramo D1.............................................................................................295

9.9.1. Descripción del Componente Físico ................................................................. 295 9.9.2. Descripción del Componente Biótico................................................................ 295 9.9.3. Descripción del Componente Socioeconómico................................................. 295

9.10. Tramo E1...........................................................................................296

9.10.1. Descripción del Componente Físico ............................................................... 296 9.10.2. Descripción del Componente Biótico.............................................................. 297 9.10.3. Descripción del Componente Socioeconómico............................................... 297

9.11. Evaluación de Impactos .................................................................... 298

9.12. Identificación de Impactos.................................................................298

9.12.1. Valoración de impactos .................................................................................. 299

9.12.2. Evaluación de impactos potenciales............................................................... 302

9.13. Impactos Socio-Ambientales.............................................................306 9.14. Percepción de ruidos y vibraciones...................................................308 9.15. Medidas de mitigación de Vibraciones..............................................310 9.16. Beneficios económicos de los aspectos socioambientales...............311

10. ORGANIZACIÓN Y GESTIÓN............................................... 312

11. PLAN DE IMPLEMENTACIÓN .............................................. 314

11.1. Modalidad de ejecución del PIP ........................................................ 314

11.2. Condiciones previas relevantes para garantizar el inicio oportuno y la eficiente ejecución del PIP .........................................................................314

11.3. Cronograma de actividades previstas ............................................... 315

11.3.1. Descripción general y organización de las obras previstas............................. 315

11.3.2. Identificación de actividades de obra.............................................................. 315

11.4. Diagrama Espacios-Tiempos ............................................................ 317

11.5. Diagrama de Gantt ............................................................................ 319

12. FINANCIAMIENTO ................................................................ 321 13. MATRIZ DEL MARCO LÓGICO DEL PROYECTO ............... 322 14. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ......................... 324

Árbol de medios y fines .................................................................................................... 17 Trazado Esquemático....................................................................................................... 22 Mapa de síntesis de peligros naturales (geológicos) ....................................................... 38 Plano de Isoprofundidades del nivel freático en el ámbito de la zona de estudio. .......... 44

Distribución de tamaños de partículas del grupo geotécnico GP a partir de los ensayos realizados en muestras de calicatas manuales del Tramo Sur de la Línea 3 del Metro de Lima......... 51

Clasificación de las partículas inventariadas de la Grava de Lima según la Clasificación de Zingg & Krumbein (1941). ................................................................................................................ 52

Mapa nacional de zonas sísmicas. Norma Técnica E.030 (2016). .................................. 60

Distribución de Isoaceleraciones para un 10% de Excedencia en 50 años. Jorge Alva, Jorge Castillo (1993) ............................................................................................................................. 63

Distribución de Isoaceleraciones para un 10% de Excedencia en 100 años. Jorge Alva, Jorge Castillo (1993) ............................................................................................................................. 64

Ilustración métodos constructivos de la línea ................................................................ 80 Sección tipo túnel TBM .................................................................................................. 81 Sección tipo Cut&Cover de dos vías .............................................................................. 82 Aplicación NATM en contexto rocoso ............................................................................ 83 Sección NATM para arrastre TBM – Fase provisional y definitiva................................. 84 Sección típica NATM ...................................................................................................... 84 Planta pozo ESL a nivel de pasillos ............................................................................... 86 Planta pozo VPC a nivel de ventiladores ....................................................................... 86

Funcionamiento de la ventilación de los túneles........................................................... 88 Nivel de Andenes estación Tipo 24 ................................................................................ 95 Nivel de Mezzanina estación Tipo 24............................................................................. 95 Nivel de Vestíbulo estación Tipo 24 ............................................................................... 96 Nivel de Planta de Cables estación Tipo 24 .................................................................. 97 Nivel de Subestación estación Tipo 24 .......................................................................... 97 Nivel de Accesos estación Tipo 24 ................................................................................ 97 Nivel de Andenes estación Tipo 17 ................................................................................ 98 Nivel de Mezzanina estación Tipo 17............................................................................. 99 Nivel de Vestíbulo, Accesos y Subestación estación Tipo 17 ....................................... 99 Nivel de Andenes estación Cabitos.............................................................................. 100 Nivel de Mezzanina estación Cabitos .......................................................................... 101 Planta intermedia estación Cabitos .............................................................................. 101 Nivel Entreplanta estación Cabitos .............................................................................. 102 Nivel de Vestíbulo estación Cabitos ............................................................................. 102 Accesos de la estación de Cabitos .............................................................................. 103 Conexión de la estación de Conde de San Isidro con la Línea 4 ................................ 104

Estudio de Preinversión a Nivel de Factibilidad Capítulo I: Resumen Ejecutivo

Índice Gráficos

Estudio de Preinversión a Nivel de Factibilidad Capítulo I: Resumen Ejecutivo

Sección a lo largo de L2 ............................................................................................... 105 5Nivel de Intercambio Línea 2 – Línea 3 ..................................................................... 106 Nivel de Accesos en superficie .................................................................................... 107 Flexión y cargas axiales de la norma ACI-318............................................................. 115 Mapa de Zonas Sísmicas de Perú ............................................................................... 116 Esquema en alzado longitudinal de la estación. .......................................................... 125 Arquitectura del sistema eléctrico ................................................................................ 146 Arquitectura del sistema eléctrico ................................................................................ 160 Esquema del Sistema de Control de Estaciones ......................................................... 169 Esquema del Sistema de Control de Estaciones ......................................................... 170 Dimensiones de la caja del coche ................................................................................ 178 Dimensiones de pasillos laterales ................................................................................ 179 Sección Tipo Tuneladora (TBM) .................................................................................. 180 Sección Tipo mediante Métodos Convencionales (NATM).......................................... 180 Sección Tipo Cut&Cover .............................................................................................. 181 Planta Talleres y Cocheras Norte ................................................................................ 194 Planta Patios Sur .......................................................................................................... 195 Estación Garcilaso de la Vega. Se diseñan 4 accesos ................................................ 205 Cabitos. Trasbordo a L1 Metro y buses. ...................................................................... 206 Estación Huandoy. Intermodalidad con buses. ............................................................ 206 Canevaro. Intermodalidad con buses y ciclovías. ........................................................ 207 Estación El Álamo. Sección del Tipo de vía................................................................. 208 Estación El Álamo. Urbanización accesos. .................................................................. 208 Estación Carlos Izaguirre. Sección del Tipo de vía...................................................... 209 Estación Carlos Izaguirre. Urbanización accesos. ....................................................... 209 Estación Huaca Pucllana. Urbanización accesos. ....................................................... 210 Estación Huaca Pucllana. Urbanización accesos. ....................................................... 210 Estación Juana Alarco. Sección del tipo de vía. .......................................................... 211 Estación Juana Alarco. Urbanización de accesos. ...................................................... 211 Estación Los Héroes. Sección del tipo de vía. ............................................................. 212 Estación Los Héroes. Urbanización de accesos. ......................................................... 212 Ubicación de los Tramos .............................................................................................. 216 Estación del Parque de la Reserva .............................................................................. 231 Estación del Parque de la Reserva .............................................................................. 232 Pozo entre estaciones C. de S. Isidro – Andrés Aramburú.......................................... 233 Pozo entre estaciones C. de S. Isidro – Andrés Aramburú.......................................... 233 Pozo entre estaciones C. de S. Isidro – Andrés Aramburú.......................................... 234 Valor actualizado de beneficios sociales del proyecto Línea 3 – S/ millones .............. 256

............................................................................................................................................................. 256

Estudio de Preinversión a Nivel de Factibilidad Capítulo I: Resumen Ejecutivo

Mapa de las cuencas hidrográficas de los río Chillón, Rímac y Lurín. ........................ 277

Estado de la Calidad del Aire respecto al PM10. Estaciones SENAMHI: septiembre 2014. ............................................................................................................................................................. 280

Mapa de zonificación sísmica a nivel de Lima Metropolitana y Callao. ....................... 283 Densidad de los distritos del ámbito de estudio del proyecto al horizonte 2030 ......... 287 Esquema de organización para gestionar una infraestructura como la L3 .................. 312 Diagrama espacios tiempos construcción línea 3 de Metro de Lima........................... 318 Diagrama de Gantt General construcción línea 3 de Metro de Lima ........................... 320

Balance oferta-demanda de la Línea 3 .............................................................................. 19

Demanda diaria y carga máxima para el escenario optimista ........................................... 25

Subidas y Bajadas por estación, HPM 2055 ...................................................................... 26

Intervalos demanda HPM ................................................................................................... 27

Velocidad comercial y tiempo de recorrido ........................................................................ 29

Parámetros operación ........................................................................................................ 30

: Parámetros de roca intacta y del macizo rocoso para los materiales de la Formación KiPa. ............................................................................................................................................................... 41

Tabla resumen de parámetros de diseño........................................................................... 42

Parámetros químicos y agresividad al concreto de los grupos geotécnicos ..................... 46

Resultados de los ensayos sobre muestras de agua tomadas en perforaciones............ 47

Propiedades geomecánicas de los grupos geotécnicos para el cálculo de cimentaciones. ............................................................................................................................................................... 54

Condiciones de cimentación para la parcela Sur. ............................................................ 54

Condiciones de cimentación para la parcela Norte sobre la unidad CL/SP .................... 55

Condiciones de cimentación para la parcela Norte sobre la unidad GP-s....................... 55

Resumen de permeabilidades adoptadas para los distintos litotipos. ............................. 58

Factores de Zona ............................................................................................................. 60

Clasificación de los Perfiles de Suelo .............................................................................. 62

Factores de Zona ............................................................................................................. 62

Factores de Zona ............................................................................................................. 65

Parámetros característicos de diseño desde la Estación de El Álamo hasta Caqueta. .. 66

Parámetros característicos de diseño desde la Estación de Tacna hasta Garcilaso de la Vega. ..................................................................................................................................................... 66

Parámetros característicos de diseño desde la Estación Central hasta Parque Reducto. ............................................................................................................................................................... 66

Parámetros característicos de diseño desde la Estación Panamá hasta Alejandro Velasco. ............................................................................................................................................................... 66

Parámetros característicos de diseño desde la Estación Las Gardenias hasta Juana Alarco ............................................................................................................................................................... 66

Ubicación de las canteras inventariadas .......................................................................... 67 Ensayos de laboratorio sobre muestras de la cantera La Gloria. .................................... 69 Descripción de la cantera Huarangal, uso de los materiales y tratamientos requeridos. 70 Ensayos de laboratorio sobre muestras de la cantera Unicon Jicamarca ....................... 71 Resultados de ensayos químicos del agua del Río Chillón y Rimac ............................... 73 Parámetros principales de diseño .................................................................................... 74 Ubicación y tipología de estaciones ................................................................................. 76 Posición aparatos de vía .................................................................................................. 77 Tipologías de las estaciones de la Línea 3 ...................................................................... 91

Estudio de Preinversión a Nivel de Factibilidad Capítulo I: Resumen Ejecutivo

Índice Tabla

Estudio de Preinversión a Nivel de Factibilidad Capítulo I: Resumen Ejecutivo

resumen del cálculo de los tiempos de evacuación para cada una de las estaciones previstas en la línea 3.......................................................................................................................... 110

Categoría de las Edificaciones ....................................................................................... 117 Características escaleras mecánicas ............................................................................. 128 Resumen de parámetros resultantes de la Simulación.................................................. 158 Arquitectura sistema de energía .................................................................................... 159 Ubicación SEAT y SER de acometida ........................................................................... 159 Condiciones de operación .............................................................................................. 161 Principales características de la vía ............................................................................... 174 Listado de Herramientas Mayores ................................................................................. 196 Listado de Herramientas Menores ................................................................................. 197 Secciones de subsidencias consideradas ..................................................................... 201 Tipo de instrumentos ...................................................................................................... 202 Tramificación por sectores. ............................................................................................ 215 Consolidado de valoración de interferencias por operadora de servicio ....................... 218 Predios afectados taller norte......................................................................................... 220 Predios afectados Sur .................................................................................................... 221 Predios afectados Estaciones ........................................................................................ 222 Predios afectados Pozos de estación ............................................................................ 224 Predios afectados terceras vías ..................................................................................... 224 Predios afectados subestaciones................................................................................... 224 Valoración por componente ........................................................................................... 225 Desvíos en estaciones ................................................................................................... 228 Desvíos en pozos de ventilación .................................................................................... 229 Escala de Probabilidad (P) ............................................................................................. 236 Escala de Severidad (S)................................................................................................. 236 Mitigación Principales Riesgos (R) – Diseño y Construcción ........................................ 238 Mitigación Principales Riesgos (R) – Operación Ferroviaria.......................................... 245 Esquema general de presupuesto de obras .................................................................. 247 Resumen de capítulo de obra civil (Costo Directo) ........................................................ 248 Sustento Gastos Generales ........................................................................................... 250 Resumen Presupuesto de Obra Civil (Total) ................................................................. 252 Resumen de Capítulos de Presupuesto de Sistemas Ferroviarios ............................... 252 Resumen Importe Capítulos Sistemas No Ferroviarios ................................................. 253 Resumen Importe Material Rodante .............................................................................. 253 Partidas Complementarias ............................................................................................. 254 Resumen General del Presupuesto de Inversión .......................................................... 255 Cálculo de beneficios sociales del proyecto Línea 3 – S/ millones................................ 256 Cálculo del beneficio de ahorro de tiempo de viaje de usuarios de transporte público . 258

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Cálculo del beneficio de ahorro de tiempo de viaje de usuarios de transporte privado 258

Cálculo del beneficio de ahorro de costos de operación vehicular (COV) de buses BRT ............................................................................................................................................................. 260

Cálculo del beneficio de ahorro de costos de operación vehicular (COV) de resto de buses ............................................................................................................................................................. 261

Resumen de ahorros por disminución de reposición de flota ........................................ 262

Resumen de ahorros en mantenimiento de vía ............................................................. 263

Resumen de ahorros por disminución de accidentes .................................................... 264

Resumen de ahorros por disminución de material particulado ...................................... 266

Resumen de ahorros por disminución de CO2 .............................................................. 267

Cálculo del beneficio de revalorización de predios ubicados en un radio de 200 m respecto a las estaciones de la Línea 3 ............................................................................................................. 268

Resultados de la evaluación económica de la Línea 3 – S/ millones ............................ 269

Ramificación del Eje de la L3 ......................................................................................... 275

Estaciones de monitoreo de la Calidad del Aire en Lima Metropolitana........................ 279

Estándares Nacionales de Calidad Ambiental para la Acústica .................................... 281

Impactos potenciales identificados por tramo para la Línea de Base Ambiental ......... 298

Impactos potenciales identificados por tramo para la Línea de Base Social................ 299

Valoración de potenciales impactos por tramos en la Línea de Base Ambiental .......... 299

Valoración de impactos potenciales por tramos en la Línea de Base Social ................ 300

Valoración de impactos potenciales ponderada por tramos en la Línea de Base Ambiental ............................................................................................................................................................. 301

Valoración de impactos potenciales ponderada por tramos en la Línea de Base Social ............................................................................................................................................................. 302

Valoración de impactos potenciales en la Línea de Base Ambiental (Construcción) .... 303

Valoración de impactos potenciales en la Línea de Base Ambiental (Operación) ........ 303

Valoración ponderada de impactos potenciales por tramos en la Línea de Base Social ............................................................................................................................................................. 304

Valoración de impactos potenciales ponderada en la Línea de Base Ambiental (Construcción) ..................................................................................................................................... 304

Valoración de impactos potenciales ponderada en la Línea de Base Ambiental (Operación) ............................................................................................................................................................. 305

Valoración de impactos potenciales ponderada en la Línea de Base Social ................ 305 Relación de Impactos Ambientales (Componentes Físico y Biológico) ......................... 307 Relación de Impactos Sociales ...................................................................................... 308 Matriz del marco lógico del proyecto .............................................................................. 322

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1. Nombre del Proyecto

CREACIÓN DE LA LÍNEA 3 DE LA RED BÁSICA DEL METRO DE LIMA, PROVINCIA DE LIMA, DEPARTAMENTO DE LIMA

Mejorar los tiempos de viaje en el Eje Norte Sur

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2. Objetivo del Proyecto

2.1. Definición del objetivo central

El objetivo central se define como respuesta al problema de movilidad identificado en el eje Norte-Sur del Área Metropolitana de Lima. Permite mitigar de forma parcial los efectos del actual sistema de movilidad en la globalidad del Área, los cuales se sintetizan en unos tiempos de viaje muy elevados que penalizan a los ciudadanos para acceder a sus puestos de empleos y a los principales servicios de la ciudad. Derivado de lo anterior se implican altos costes de operación vehicular, niveles elevados de contaminación, menor productividad de la población y, por ende, reducción de la calidad de vida de los ciudadanos de Lima y Callao.

El objetivo central que el proyecto permite lograr es el siguiente:

2.2. Medios del objetivo central

Los medios principales para lograr el objetivo mencionado son:

Dotar al eje norte-sur de un nuevo modo de transporte masivo adaptado a la gran demanda existente (y estimada para el futuro), mediante el proyecto de la línea 3 como parte de la red principal de transporte público masivo (tren eléctrico) de Lima.
La línea 3, como parte de la red de transporte público, permite, además de conectar con otras líneas de metro y densificar la oferta. Por tanto, se puede considerar como una de las columnas vertebrales de la futura red de transporte.
La línea 3 permitirá también dotar al eje norte-sur de un modo de transporte eficiente y de alta calidad.
La reforma del sistema de transporte público prevé mejorar la oferta de transporte existente, mediante varias acciones: limitación de combis y taxis colectivos; creación de corredores de autobuses sobre los ejes principales (corredor azul); registro de los taxis; implementación del Sistema Integrado de Transportes; etc.
Los proyectos viales en curso mejorarán la situación a corto plazo del tráfico en la ciudad (Vía Parque Rímac, Rutas Nuevas de Lima o la Vía Expresa Sur).

El presente Estudio se centrará únicamente en el proyecto de la futura Línea 3 de Metro.

2.3. Fines del objetivo central

Al lograr el objetivo central, se conseguirá los siguientes resultados:

Una mayor competitividad de la ciudad al facilitar el acceso de los ciudadanos a los centros de trabajo y a los principales servicios de la misma. Se reducen los tiempos de viaje obteniéndose beneficios con ahorros de tiempo, los cuales se utilizarían en otras actividades.
Mejora de las diferencias sociales: Al ofrecer un medio de transporte rápido en el eje Norte-Sur, los habitantes de los barrios alejados del centro estarán menos aislados, gracias a la mejora del tráfico rodado en general y a la mejora de eficiencia de los transportes públicos. Los ciudadanos de dichos barrios se verán favorecidos directa e indirectamente y las oportunidades de mejora social aumentarán gracias a la mejora de acceso a las zonas económicamente activas.

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Aumento del atractivo de la ciudad derivado de su buen funcionamiento, menor contaminación, mejor accesibilidad, etc.
Mejora de la salud de los ciudadanos gracias al menor número de vehículos motorizados que circulan por la red vial. La ampliación de la red de transporte público con líneas de transporte masivo y eléctrico permite contener o reducir el número de vehículos motorizados en circulación y su contaminación asociada.
Mejora del medio ambiente, reducción de los niveles de contaminación y mejora de la salud pública.
Disminución de los costos de Operación vehicular al reducir el número de vehículos que circulan por las vías y, en particular, la flota de vehículos antiguos que se utiliza hoy
La mejora de la calidad de vida es finalmente el objetivo principal del proyecto. 2.4. Árbol de medios y fines

El gráfico siguiente representa las interrelaciones entre los medios, el objetivo central y los objetivos y fines directos e indirectos:

Árbol de medios y fines

Fuente: Elaboración propia

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3. Balance oferta y demanda de los bienes o servicios del Proyecto

3.1. Demanda

Las simulaciones de demanda realizadas en las diferentes hipótesis de contexto muestran que la línea de metro presenta niveles de demanda elevados pero dependientes de las condiciones de contexto.

El tráfico diario varía en 2025 entre 580 000 pasajeros/día y 1 500 000 pasajeros/día, según la hipótesis Pesimista, Realista u Optimista.

En el periodo 2025 – 2035, puede evolucionar potencialmente según trayectorias muy diferenciadas, según la política de desarrollo de la red estructurante que se instaure. Así, esta evolución puede darse, por ejemplo:

• De 515 000 pasajeros/día en 2025 (hipótesis Pesimista) a 648 000 pasajeros/día si la red se mantiene en su configuración (2035 – Pesimista).

• O bien de 515 000 pasajeros/día (2025 Pesimista) a 1 827 000 viajeros/día en 2035 si la red se desarrolla considerablemente (2035 Optimista).

Esto muestra que la demanda de la Línea 3 varía enormemente en función de las hipótesis de contexto y en particular del desarrollo de la red de metro y de la política de integración tarifaria que se instaure con el desarrollo de la red de metro.

La carga máxima de la línea permanece compatible con la capacidad estimada sobre la base de una hipótesis de un intervalo de paso de los trenes por sentido de 1,5 min (60 000 – 70 000 plazas ofrecidas/hora/sentido en el horizonte 2025 para los escenarios realista y optimista).

Sin embargo, la carga máxima varía de manera significativa según las hipótesis de contexto consideradas; por ejemplo, en 2025, entre aprox. 26 000 pasajeros/hora/sentido para la hipótesis Pesimista y 48 000 pasajeros/hora/sentido para la hipótesis Optimista; asimismo, para el 2055, entre aprox. 43000 para la hipótesis Pesimista y 70 000 pasajeros/hora/sentido para la hipótesis Optimista

3.2. Oferta

Se ha considerado que, debido a los altos valores de demanda, cada tren estará compuesto por 8 coches (el ancho de la caja de cada coche es de 2,85 m, y su longitud es de 18 m, lo que significa que la longitud total de cada tren, para la composición de 8 coches, es de 144m) desde el inicio de la explotación en el año 2022.

Se consideran frecuencias de 120 segundos el primer año de explotación. La frecuencia mejorará progresivamente cada año hasta alcanzar 90 segundos.

Con una capacidad por tren de 1800 pasajeros (6 pax/m2), la capacidad total es de 54 000 pasajeros con 120 s de intervalo y de 72 000 pax/h/s con 90 s de intervalo. Se trata esta magnitud de una carga de confort pudiendo alcanzar valores superiores al considerar 8 o 10 pasajeros de pie por m2.

3.3. Balance oferta-demanda en la Línea 3

Se analizaron tres escenarios de configuración de la oferta de transporte (Optimista, Realista y Pesimista). De los cuales el escenario optimista fue seleccionado para el dimensionamiento en razón a que este presenta la mayor demanda de pasajeros, lo cual conlleva a una mayor

Volumen (pas/h/sent.)		Intervalo de servicio (min)		Capacidad Tren (pas)		Ocupación (%)
2025	2055	2025	2055	2025	2055	2025	2055

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exigencia en los parámetros de diseño del proyecto; asimismo, este escenario fue analizado en el balance de la oferta-demanda de la L3.

En la siguiente tabla se muestra el volumen de pasajeros hora sentido productos del modelo de demanda, la frecuencia de servicio en minutos para el año inicial de operación y para el horizonte de 30 años. Para determinar el balance optimista primero se determinaron las capacidades ofertadas para el año 2025 y 2055 en razón a la capacidad tren ofrecida resultando 54,000 y 72,000 pasajeros hora sentido, esto fue cruzado con la demanda que deberá ser atendida el año 2025 y 2055 de 48,027 y 70,627 pasajeros hora sentido productos del modelo.

Balance oferta-demanda de la Línea 3

48,027.00 70,627.00 2.00 1.50 1,800 1,800 89% 98%

Puede verse que aun en el último horizonte de planeación el nivel de ocupación no alcanza toda su capacidad lo cual garantiza un adecuado nivel de servicio con ocupación menor de 6 pas/m2.

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4. Descripción técnica del proyecto

4.1. Antecedentes

Mediante Decreto Supremo N° 059-2010-MTC, publicado el día 24 de diciembre de 2010, se aprobó la Red Básica del Metro de Lima - Sistema Eléctrico de Transporte Masivo de Lima y Callao, modificada mediante Decreto Supremo No 009-2013-MTC del 10 de agosto de 2013, la cual está conformada por seis (06) Líneas, entre las cuales se encuentra la Línea 3, que se desarrolla de Norte a Sur en la ciudad de Lima.

Mediante Decreto Supremo N° 032-2011-MTC, publicado el 16 de julio de 2011, se encargó al Proyecto Especial denominado Autoridad Autónoma del Sistema Eléctrico de Transporte Masivo de Lima y Callao (AATE), la proyección, planificación, ejecución y administración de la infraestructura ferroviaria correspondiente a la Red Básica del Metro de Lima - Sistema Eléctrico de Transporte Masivo de Lima y Callao, aprobada con el Decreto Supremo No 059- 2010-MTC.

Mediante Oficio N° 76-2013- MTC/01, de fecha 03 de abril de 2013, el Ministerio de Transportes y Comunicaciones (MTC) solicitó a PROINVERSIÓN la realización de las acciones necesarias para la Concesión de la Línea 3 de la Red Básica del Metro de Lima y Callao (el Proyecto), y remitió los términos de referencia para la elaboración de los estudios de Preinversión, encargando la contratación de un consultor integral para el Proyecto.

Mediante Oficio N° 101-2013-MTC/01, de fecha 29 de abril de 2013, el MTC precisó que la AATE será la Unidad Formuladora de los estudios de Preinversión del Proyecto, y la Oficina de Programación de Inversiones (OPI-MTC) y la Dirección General de Políticas de Inversiones del Ministerio de Economía y Finanzas (DGPI-MEF) serán las encargadas de otorgar la declaratoria de viabilidad.

Mediante Oficio N° 537-2014-MTC/09 de fecha 07 de mayo de 2014, el MTC comunicó la aprobación de los Términos de Referencia para la Contratación del Consultor Integral del Proyecto.

Mediante Acuerdo N° 599-4-2014-CPI, del 19 de mayo de 2014, el Consejo Directivo asignó el Proyecto al Comité de PROINVERSIÓN en Proyectos de Infraestructura Vial, Infraestructura Ferroviaria e Infraestructura Aeroportuaria – PRO INTEGRACIÓN.

El 28 de mayo de 2014, el Comité PRO INTEGRACIÓN acordó, entre otros, aprobar la convocatoria a Concurso Público y los Términos de Referencia para la Contratación del Consultor Integral del Proyecto.

Con fecha 10 de junio de 2014 se publicó la convocatoria al Concurso Público N° 007-2014- PROINVERSIÓN para la contratación del Consultor Integral del Concurso de Proyectos Integrales para la Concesión del Proyecto Línea 3 de la Red Básica del Metro de Lima y Callao.

Con fecha 22 de agosto de 2014 se realizó el acto público de recepción de ofertas técnicas y económicas (Sobres N° 1, N° 2 y N° 3) del Concurso Público N° 007-2014-PROINVERSIÓN y apertura de los Sobres N° 1 y N° 2.

Con fecha 29 de agosto de 2014 se realizó el acto público de comunicación de resultados de la evaluación de ofertas técnicas, apertura de ofertas económicas (Sobre N° 3) y adjudicación de la buena pro del Concurso Público N° 007-2014-PROINVERSIÓN, en el cual se declaró adjudicatario al Consorcio integrado por las empresas INGEROP CONSEIL ET INGENIERIE, PRICEWATERHOUSECOOPERS CORPORATE FINANCE S.L., PRICEWATERHOUSECOOPERS S.CIVILDE R.L., BUSTREN S.L., ALPHA CONSULT S.A. Y METROPOLITANA MILANESE S.P.A.

Estudio de Preinversión a Nivel de Factibilidad Capítulo I: Resumen Ejecutivo

Con fecha 13 de octubre de 2014 se suscribió el Contrato N° 033-2014-PROINVERSIÓN (en adelante, el Contrato) con el Consorcio METROTRES, integrado por las empresas INGEROP CONSEIL ET INGENIERIE, PRICEWATERHOUSECOOPERS CORPORATE FINANCE S.L., PRICEWATERHOUSECOOPERS S.CIVILDE R.L., BUSTREN S.L., ALPHA CONSULT S.A. Y METROPOLITANA MILANESE S.P.A., Consultor Integral del Concurso de Proyectos Integrales para la Concesión del Proyecto Línea 3 de la Red Básica del Metro de Lima y Callao (en adelante, el Consultor).

Con fecha de 13 de noviembre de 2015, mediante el memorándum no 3310-2015-MTC/09.02 la OPI Transportes aprueba el estudio de Preinversión a nivel de Perfil del PIP de “Construcción de la Línea 3 de la Red Básica del Metro de Lima y Callao, Provincia de Lima, Departamento de Lima”, con código SNIP 333424.

Mediante la Adendum no 9 al contrato de METROTRES, se solicita una actualización del Estudio Multicriterio entregado en el Estudio de Perfil con el objetivo de analizar si los nuevos datos arrojados por el modelo de demanda suponen un cambio en la alternativa seleccionada.

Con fecha 2 de agosto de 2017, mediante la comunicación 135--2017/ Consorcio METROTRES / Contrato N° 033-2014-PROINVERSIÓN se entrega el informe de Actualización del Estudio Multicriterio donde se señala que, sujeto al nuevo análisis realizado, se recomienda la construcción de la alternativa II.1 y no la II.1*.

Con fecha 14 de septiembre de 2017 mediante la carta No 10 – 2017/PROINVERSIÓN/DPP/FE.09 se comunica a METROTRES la aprobación del informe de Actualización del Estudio Multicriterio y se señala que, a partir de ese momento, la alternativa a considerar para las siguientes etapas del Proyecto es la alternativa II.1 (cambio de trazado en el tramo central).

Con fecha 5 de octubre de 2017 mediante la carta 146--2017/ Consorcio METROTRES / Contrato N° 033-2014-PROINVERSIÓN se entrega el informe no3, Estudio de Preinversión a nivel de Perfil- Demanda donde además de las previsiones de demanda para la línea 3 se incluye, con una justificación detallada a nivel de factibilidad, la propuesta de ubicación de estaciones a tener en cuenta durante el Estudio de Ingeniería.

Por otro lado, una de las recomendaciones del Estudio de Preinversión a nivel de Perfil a tener en cuenta durante la fase de Factibilidad era analizar la conveniencia de la construcción de las estaciones de “San Felipe” (con la nueva nomenclatura, “Tungasuca”) y Los Incas, en función de la demanda y su posible conexión con una línea alimentadora desde Puente Piedra. En esta dirección, mediante la comunicación 107-2017/ Consorcio METROTRES / Contrato N° 033-2014-PROINVERSIÓN, “Análisis sobre la conveniencia de eliminar el Tramo del PK 0+000 al PK 3+140” (correspondiente al tramo del PK 6+843 al PK 10+000, de acuerdo a la nueva numeración adoptada para el informe no4), del 10 de marzo, METROTRES recomendó su eliminación sustentándolo mediante nota técnica de código ML3-EFA-PRD- MET3-0000-00-0083-A. Mediante el Memorandum no 252-2017-MTC/33.7, AATE señaló que luego de analizar la citada nota técnica, veía coherente la propuesta de eliminación, sin embargo, para concluir el proceso de evaluación y posterior opinión al respecto, solicitaba algunos datos adicionales. Con fecha 12 de septiembre de 2017, mediante la comunicación 137-2017/ Consorcio METROTRES / Contrato N° 033-2014-PROINVERSIÓN se atendió a esta solicitud de datos adicionales.

Todos los antecedentes que suponen un cambio en las hipótesis adoptadas en el Estudio de Perfil se analizan en detalle en el Capítulo 0 del Volumen 3, “Dimensionamiento de la Ingeniería”.

Es por tanto que, como consecuencia de los antecedentes previamente descritos, de cara al estudio de Factibilidad-Ingeniería, se han considerado los siguientes cambios respecto a la alternativa seleccionada en el Estudio de Perfil:

• Cambio de trazado en la zona centro.

• Ajuste de la ubicación de algunas estaciones.

• Eliminación del tramo norte conformado por las estaciones de Tungasuca y Los Incas.

En el siguiente gráfico se muestra este trazado esquemáticamente.

Trazado Esquemático

Fuente: Elaboración propia

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4.2. Ubicación

El Proyecto de la futura L3 del Metro de Lima se localiza en el eje norte sur de la ciudad.

En la actualidad, la gran mayoría de los ciudadanos (75%) de las provincias de Lima y Callao usa el transporte público para desplazarse. Se trata principalmente de medios no masivos que congestionan las principales avenidas

En particular, el eje Norte Sur constituye el corredor del Área Metropolitana de Lima y Callao con un mayor número de viajes y también con un mayor potencial de aumento de los mismos por tratarse de la dirección natural de crecimiento en la ciudad.

Pese a existir en la actualidad un modo de transporte masivo en este eje (Metropolitano) este no es suficiente, por lo que existen muchas líneas de transporte público no masivo para satisfacer esta demanda. Se trata de un modo de transporte de baja calidad y desorganizado, que se caracterizan por estar compuestos de vehículos muy antiguos y de poca capacidad. Todos estos modos, unidos al tráfico privado llevan en la actualidad a la saturación de las principales vías de acceso a la ciudad y, en consecuencia, a unos tiempos de viaje muy elevados para los ciudadanos para acceder a sus empleos y a los principales servicios de la ciudad. Esa congestión lleva también a unos costes de operación vehicular elevados, a altas tasas de contaminación, a una menor productividad de la población y, en definitiva, a una menor calidad de vida.

Por lo tanto, tal y como se justifica en el Estudio a nivel de Perfil desarrollado, existe en el eje norte-sur una demanda de transporte público muy elevada que justifica la construcción de una línea de metro automática de última generación.

Durante el Estudio de Perfil y su posterior actualización (ver capítulo 2, antecedentes) se determinó también el trazado más ventajoso para esta línea entre 11 alternativas analizadas.

El trazo se puede dividir en 5 tramos: Autopista Chillón Trapiche, Panamericana Norte, Zona Centro, Arequipa, Benavides y Panamericana Sur:

• CHILLÓN TRAPICHE
El tramo comienza en la intersección de la autopista Chillón Trapiche con el vial de Avenida

Sangarará y discurre por la Autopista Chillón Trapiche.

• PANAMERICANA NORTE

Seguidamente se llega a la intersección con la Panamericana Norte por la que discurre desde la intersección con Chillón Trapiche, pasando por los cruces con los ejes viales de Av. Naranjal, Av. Los Alisos, Av. Carlos Alberto Izaguirre, Av. El Pacífico, Av. Bolognesi, Av. Tomás Valle, Av. José Granda y Av. Caquetá.

Este tramo finaliza en la intersección con la Av. Caquetá.

• CENTRO DE LA CIUDAD
El siguiente tramo, el cual atraviesa el centro, discurre por los ejes viales de:

Av. Francisco Pizarro, y posteriormente se produce el paso inferior por el rio Rimac.
Av.TacnadesdeelcruceconJirónCallao,pasandoporloscrucesconlosejesviales de Jirón Ica, Jirón Huancavelica, Av. Emancipación, Jirón Moquegua, Jirón Ocoña hasta el cruce con Av. Nicolás de Piérola.
Av. Garcilaso de la Vega desde el cruce con Av. Tacna y Av. Nicolás de Piérola, pasando por los cruces con los ejes viales de Jirón Qu, Jirón Ilo, Av. de Uruguay, Av. de Bolivia y finaliza en el cruce con Av. de España

Estudio de Preinversión a Nivel de Factibilidad Capítulo I: Resumen Ejecutivo

El tramo finaliza en el cruce de los ejes viales de Av. Garcilaso de la Vega y Av. 9 de Diciembre.

• AREQUIPA

El tramo comienza en el cruce de los ejes viales de Av. Garcilaso de la Vega y Av. Arequipa. Discurre por la Av. Arequipa pasando por los cruces con los ejes viales de Av. Alejandro Tirado, Av. José Pardo de Zela, Av. Javier Prado, Av. Andrés Aramburu, Av. Angamos, Av. José Pardo.

El tramo finaliza en la intersección con la Av. Benavides

• BENAVIDES

El tramo comienza en la intersección con la Av. Arequipa y discurre por toda la Av. Benavides pasando por los cruces con los ejes viales de Vía Expresa, Calle Julián Arias Aránguez, Av. República de Panamá, Av. de la Merced, Av. Tomás Marsano, Av. Alejandro Velasco Astete y Av. Caminos del Inca.

El trazo finaliza en la intersección de los ejes viales de Panamericana Sur y Calle Bodegones.

• PANAMERICANA SUR

El tramo comienza en la intersección de los ejes viales de Panamericana Sur y Calle Bodegones. Discurre por la Panamericana Sur, pasando por los cruces con los ejes viales de Calle Bodegones, Av. Andrés Tinoco, Av. Los Héroes, Av. Pedro Miotta.

El trazo finaliza en la Terminal de Pedro de Miotta, en las inmediaciones con el cruce de los ejes viales de la carretera Panamericana Sur y Av. Pedro Miotta.

4.3. Dimensionamiento del sistema y su operación

Es objeto del Estudio de Factibilidad hacer un estudio detallado y particularizado de la alternativa seleccionada en fase de Perfil. Este estudio debe permitir confirmar y precisar los resultados obtenidos en dicha etapa para garantizar la viabilidad de la línea y prever el coste asociado para su implantación y posterior explotación.

Tal y como se concluye en el Estudio de Perfil y se confirma en esta fase a través del Estudio de Demanda desarrollado, la tecnología necesaria para satisfacer la demanda prevista para la Línea 3 del Metro de Lima es un metro automático de última generación. Este nuevo modo tendrá que ofrecer a los usuarios la disponibilidad, calidad y seguridad del servicio que en la actualidad se requiere a estos proyectos a nivel mundial.

El punto de partida para el dimensionamiento de una infraestructura de transporte público es el nivel de servicio que se desee alcanzar y las características operativas del sistema a corto, medio y largo plazo.

Teniendo en cuenta estas premisas, en este apartado, en un primer nivel se hace una descripción de las hipótesis de dimensionamiento y de la oferta de transporte que se ha considerado y, en un segundo nivel se describe el dimensionamiento de la operación en términos de flota, producciones y consumos.

El principal objetivo de este análisis es, por un lado, seleccionar el modelo de operación de la línea y, por otro, aportar los inputs necesarios para dimensionar correctamente las obras civiles, los sistemas ferroviarios, el equipamiento electromecánico y el material rodante.

Un mayor detalle se puede consultar en el capítulo 1, “Dimensionamiento de la Operación”, del volumen 3, “Dimensionamiento de la Ingeniería a nivel de factibilidad”, del presente Informe.

Demanda diaria (pasajeros/día)

Carga máxima HPM (Pasajeros/hora y sentido)

2025

2026

2027

2028

2029

2030

2031

2032

2033

2034

2035

2036

2037

2038

2039

2040

2041

Estudio de Preinversión a Nivel de Factibilidad Capítulo I: Resumen Ejecutivo

4.3.1. Hipótesis de dimensionamiento del sistema y la operación.

El punto de partida para el dimensionamiento de una infraestructura de las características de la futura L3 del Metro de Lima debe ser un escenario de demanda optimista (dentro de los escenarios posibles) en el largo plazo.

Las particularidades asociadas a la construcción de una línea de metro subterráneo hacen muy complicado realizar ampliaciones de la infraestructura asociada (estaciones, ancho del túnel, etc.) por lo que se deben prever con la capacidad suficiente para absorber la posible demanda en el largo plazo.

Por lo tanto, en términos de dimensionamiento, la infraestructura y los sistemas, difícilmente modificables una vez han entrado en servicio, se tendrá en cuenta el escenario más optimista en el largo plazo definido en el Estudio de Demanda a nivel de Factibilidad (Informe no 3 de esta consultoría) : Escenario optimista en el año 2055.

En relación al dimensionamiento de operación durante los primeros 30 años de la infraestructura (intervalos de operación, dimensionamiento del parque de material rodante, etc.), más flexible y evolutiva, podrá dimensionarse según escenarios menos restrictivos y adaptarse progresivamente a la evolución de la demanda, no obstante1, con el objetivo de planificar un cronograma de adquisición de trenes/coches adecuado a las proyecciones de máxima demanda en los primeros años de operación, se prevé del mismo modo el escenario optimista. Tras los primeros años podrá adaptarse este calendario en función de la demanda realmente alcanzada. Este esquema permitirá reducir el riesgo de inversión en la adquisición del material rodante.

4.3.2. La demanda dimensionante

Los principales datos de demanda para el escenario optimista a lo largo de los 30 primeros años de la operación comercial prevista se incluyen en la siguiente tabla.

Demanda diaria y carga máxima para el escenario optimista

1.512.113 1.555.146 1.598.180 1.641.214 1.684.247 1.727.281 1.744.904 1.762.528 1.780.151 1.797.774 1.815.398 1.830.157 1.844.915 1.859.674 1.874.433 1.889.192 1.901.439

48.027 49.505 50.984 52.463 53.942 55.421 56.248 57.075 57.903 58.730 59.557 60.265 60.972 61.679 62.386 63.093 63.690

1 Teniendo en cuenta el Informe no 6-2017-MTC/33.7-PAN

Demanda diaria (pasajeros/día)

Carga máxima HPM (Pasajeros/hora y sentido)

2042

2043

2044

2045

2046

2047

2048

2049

2050

2051

2052

2053

2054

2055

1.913.687 1.925.935 1.938.183 1.950.430 1.960.520 1.970.610 1.980.700 1.990.790 2.000.880 2.009.144 2.017.407 2.025.671 2.033.935 2.042.199

Fuente: Elaboración propia

Estudio de Preinversión a Nivel de Factibilidad Capítulo I: Resumen Ejecutivo

64.286 64.883 65.479 66.076 66.574 67.072 67.570 68.068 68.566 68.978 69.390 69.802 70.214 70.627

A continuación, se incluyen los subidos y bajados por estación y carga en los dos sentidos de circulación en HPM en el escenario optimista, año 2055 (escenario dimensionante).

Subidas y Bajadas por estación, HPM 2055

Fuente: Elaboración propia

Año

DEMANDA DIARIA (Pasajeros/día)

CARGA MÁXIMA HPM (pasajeros / hora y sentido)

Frecuencia necesaria (Expediciones / h)

Intervalo necesario por demanda (min.)

2025

1.512.113

48.027

27,0

2,2

2026

1.555.146

49.505

27,9

2,1

2027

1.598.180

50.984

28,7

2,0

2028

1.641.214

52.463

29,5

2,0

2029

1.684.247

53.942

30,4

1,9

2030

1.727.281

55.421

31,2

1,9

1.744.904

56.248

1.762.528

57.075

1.780.151

57.903

1.797.774

58.730

1.830.157	60.265
1.844.915	60.972
1.859.674	61.679
1.874.433	62.386

1.901.439	63.690
1.913.687	64.286
1.925.935	64.883
1.938.183	65.479

1.960.520	66.574
1.970.610	67.072
1.980.700	67.570
1.990.790	68.068

Estudio de Preinversión a Nivel de Factibilidad Capítulo I: Resumen Ejecutivo

Analizando la distribución de la demanda a lo largo de las distintas estaciones de la línea se observa que los principales flujos de pasajeros se dan desde los extremos hacia el centro por lo que hay un alto nivel de carga a lo largo de todo el recorrido y, principalmente, entre las estaciones del Álamo y Cabitos.

En este nivel del estudio, la operación de la línea se prevé en un único bucle a lo largo de toda la línea.

Un primer dato necesario para el dimensionamiento de la infraestructura será, por tanto, la carga máxima en el año 2055 en el escenario optimista es de 70.627 pasajeros/hora y sentido.

A la hora de dimensionar las estaciones se tendrán en cuenta también los números de subidas y bajadas por estación en este escenario y año y, en el caso de ser estaciones intermodales, el flujo de pasajeros que se dirige a las distintas líneas de conexión.

4.3.3. El intervalo mínimo de operación por demanda

El intervalo mínimo necesario por demanda está ligado a la carga máxima de la línea y la capacidad de los trenes.

En la siguiente tabla se muestra el intervalo mínimo necesario para cubrir la carga máxima en Hora Punta de la Mañana (HPM), que es la más desfavorable desde el punto de vista de la demanda para lo que se ha considerado unidades con una capacidad de 1776 pasajeros (considerando 6 pasajeros de píe por m2.

2031
2032
2033
2034
2035 1.815.398 59.557 2036

2037
2038
2039
2040 1.889.192 63.093 2041

2042
2043
2044
2045 1.950.430 66.076 2046

2047
2048
2049
2050 2.000.880 68.566

31,7 1,8 32,1 1,8 32,6 1,8 33,1 1,8 33,5 1,7 33,9 1,7 34,3 1,7 34,7 1,7 35,1 1,7 35,5 1,6 35,9 1,6 36,2 1,6 36,5 1,6 36,9 1,6 37,2 1,6 37,5 1,6 37,8 1,5 38,0 1,5 38,3 1,5 38,6 1,5

Intervalos demanda HPM

Año

DEMANDA DIARIA (Pasajeros/día)

CARGA MÁXIMA HPM (pasajeros / hora y sentido)

Frecuencia necesaria (Expediciones / h)

Intervalo necesario por demanda (min.)

2.009.144

68.978

2.017.407

69.390

2.025.671

69.802

2.033.935

70.214

70.627

2051
2052
2053
2054
2055 2.042.199

Estudio de Preinversión a Nivel de Factibilidad Capítulo I: Resumen Ejecutivo

38,8 1,5 39,1 1,5 39,3 1,5 39,5 1,5 39,8 1,5

Fuente: Elaboración propia

Como se puede ver en la tabla, con esta hipótesis de demanda, en el corto plazo se prevén ya intervalos bajos (2,2 minutos) y en el largo plazo está previsto alcanzar un intervalo de 90 segundos.

4.3.4. Estudio de operación

Una vez conocida la oferta de transporte a ofrecer a los usuarios de la futura Línea 3 de Metro de Lima se ha desarrollado un estudio de las características de la futura operación del sistema.

En un primer nivel se realiza una simulación de la operación con los siguientes objetivos:

• Comprobarelcorrectofuncionamientodelintervalomínimo,tantoenterminalescomo a lo largo de la línea.

• Servirdebaseparaestimareltiempoderecorridoylavelocidadaconsiderarparael cálculo de la flota y de las producciones anuales.

En un segundo nivel se calculan las principales características de la operación a lo largo de los 30 primeros años de explotación comercial.

4.3.4.1 Resultados de la simulación y velocidad comercial estimada

De la simulación de la operación realizada se concluye que el sistema previsto funciona correctamente con el intervalo mínimo de operación previsible por demanda, es decir 90 segundos.

Es de desatacar que existe un leve conflicto en las interparadas anterior y posterior a la Estación Central por el elevado tiempo de parada que se necesita debido al alto flujo de pasajeros existente. Este conflicto se ha resuelto reduciendo la velocidad máxima a 45 km/h en vía 1. En vía 2 se ha considerado una restricción de velocidad a 40 km/h entre las estaciones de Garcilaso de la Vega y Central.

Los tiempos extraídos directamente de la simulación, pese a ya considerarse un margen de confort, son tiempos teóricos que corresponden con el mínimo tiempo que sería posible conseguir para un recorrido. Para obtener el tiempo de viaje comercial, se añadirá un margen del 2% y de esta forma poder contemplar ciertas limitaciones de velocidad, jerk o aumentos en los tiempos de parada, entre otros aspectos.

Se considera como velocidad comercial percibida por el usuario, es decir, la correspondiente desde la salida de la terminal norte a la llegada a la terminal sur.

A continuación, se muestran los valores de velocidad comercial y tiempos de viajes simulados y estimados.

Longitud (m)

Tiempo simulación N-S

Tiempo simulación S-N

velocidad comercial simulación N-S (Km/h)

velocidad comercial simulación S-N (Km/h)

Porcentaje de margen operación

Tiempo estimado N-S (s)

Tiempo estimado S-N (s)

Velocidad comercial estimada N-S (Km/h)

Velocidad comercial estimada S-N (Km/h)

Velocidad comercial media prevista (Km/h)

Tiempo terminales (parada+maniobra, segundos)

Total tiempo de rotación simulado (s)

Total tiempo de rotación estimado (s)

Intervalo (segundos)

Flota necesaria operación estimada

Estudio de Preinversión a Nivel de Factibilidad Capítulo I: Resumen Ejecutivo

Velocidad comercial y tiempo de recorrido

33.324 0:52:32 0:52:55

38,1 37,8 2% 3215 3239 37,3 37,0 37,18 330 6657 6784 90 76

A partir de los datos de velocidad comercial y los intervalos mínimos calculados para cada franja horaria se determina la flota necesaria para la operación.

A la flota dimensionante (HPM) se le añade un 10% de unidades para la reserva y mantenimiento.

Se tendrá que fijar una estrategia adecuada de compra de unidades que se adecúe a los tiempos de fabricación y, a medio plazo, a la demanda que finalmente haya en la línea.

Como inversión inicial se considerarán los trenes previstos para la operación comercial de los 5 primeros años de operación, es decir, 66 trenes.

A partir de la longitud de la línea, la duración de las distintas franjas horarias para los distintos tipos de días se estima la producción comercial anual.

Se presenta en la siguiente tabla los resultados obtenidos.

Fuente: Elaboración propia

Se estima por tanto una velocidad comercial de 37,18 km/h

4.3.4.2 Resultados de la simulación y velocidad comercial estimada

2025	2030	2035	2040	2045	2050	2055
1.512.113	1.727.281	1.815.398	1.889.192	1.950.430	2.000.880	2.042.199
48.027	55.421	59.557	63.093	66.076	68.566	70.627
43.018	51.224	56.067	60.276	63.874	66.912	69.447
21.381	23.178	24.115	24.893	25.534	26.058	26.486

Demanda diaria (pasajeros/día)

Carga máxima HPM (pasajeros/hora-sentido)

Carga máxima HPT (pasajeros/hora-sentido)

Carga máxima HV (pasajeros/hora-sentido)

Intervalo demanda HPM (min)

Intervalo demanda HPT (min)

Intervalo demanda HV (min)

Flota operación HPM

Flota operación HPT

Flota operación HV

Flota reserva y mantenimiento

Flota total

Km comerciales diarios periodo HPM

Km comerciales diarios periodo HPT

Km comerciales diarios periodo HV

Km comerciales día laborable Totales

Km comerciales domingos y festivos

Km comerciales anuales

Km vacío anuales

7.048.734

7.870.290

8.212.143

8.717.720

8.948.360

9.302.844

Km totales anuales

Horas comerciales diarias periodo HPM

Horas comerciales diarias periodo HPT

Horas comerciales diarias periodo HV

Horas comerciales diarias Totales

Horas comerciales domingos y festivos

Horas comerciales anuales

Consumo KWh/año

118.758.539

132.600.300

138.359.901

146.877.973

150.763.835

156.736.270

Estudio de Preinversión a Nivel de Factibilidad Capítulo I: Resumen Ejecutivo

Parámetros operación

2,2 1,9 1,7 2,4 2,0 1,9 4,9 4,5 4,4

52 60 67 48 57 60 24 26 26

1,6 1,6 1,5 1,5 1,7 1,6 1,5 1,5 4,2 4,1 4,0 4,0

71 71 76 76 67 71 76 76 27 28 29 29

3.635

3.332 12.241 19.209 14.690

6.713.080 335.654

6.240

5.760 21.600 33.600 25.920

11757120

4.209

3.999 13.330 21.538 15.996

7.495.515 374.776

7.200

6.840 23.400 37.440 28.080

13047840

4.705

4.209 13.633 22.546 16.359

7.821.088 391.054

8.040

7.200 23.400 38.640 28.080

13406640

4.999

4.705 14.282 23.985 17.138

8.302.591 415.130

8.520

8.040 24.300 40.860 29.160

14141700

4.999

4.999 14.630 24.627 17.556

8.522.247 426.112

8.520

8.520 25.200 42.240 30.240

14625600

5.332

5.332 14.996 25.659 17.995

8.859.852 442.993

9.120

9.120 26.100 44.340 31.320

15324780

5.332

5.332 14.996 25.659 17.995

8.859.852 442.993

9.120

9.120 26.100 44.340 31.320

15324780

6678888

Fuente: Elaboración propia

Estudio de Preinversión a Nivel de Factibilidad Capítulo I: Resumen Ejecutivo

4.4. Resultados de la Ingeniería Básica

4.4.1. Estudios Topográficos

El desarrollo de la cartografía necesaria para la redacción del proyecto se ha realizado mediante procedimientos fotogramétricos en la definición de las alternativas y mediante procedimientos de topografía clásica en el estudio del eje de trazado definitivo.

El sistema de coordenadas del proyecto se ha ajustado y enlazado con el sistema de referencia oficial a partir de los vértices geodésicos de la Red Geodésica Nacional y vértices de la red de Nivelación Nacional de los que se adjuntan sus monografías. El sistema de referencia tiene como base el Sistema de Referencia Geocéntrico para las Américas (SIRGAS), y está basado en el elipsoide GRS80. (Norma Técnica del Instituto Geográfico V1.0)

La proyección cartográfica empleada ha sido la Universal Transversa Mercator (UTM).

La cartografía para la elección de alternativas se efectuó a partir de imágenes satelitales procedentes de los satélites Pleiades y WV1. Una vez adquiridas se efectuaron los trabajos de georreferenciación y apoyo de las mismas, para dotarlas de geometría, y su restitución.

Definida la alternativa de trabajo, sobre su trazado previo, se efectuaron los trabajos topográficos y cartográficos necesarios para el estudio del proyecto. Estos fueron los siguientes:

Señalización observación de y cálculo de la Red Básica, enlazada a la Red Geodésica Nacional. Este enlace y observación se realizó mediante procedimientos GPS en modo de posicionamiento estático. La señalización se efectuó con placas de bronce normalizadas en los términos de referencia.
Observación y cálculo de la nivelación geométrica de todos los vértices de la red a partir de los vértices, BM, de la Red de Nivelación Nacional, mediante el procedimiento del punto medio.
Levantamientotaquimétricodelazonadeactuaciónempleandotantoprocedimientos de topografía clásica como metodología GPS en modo de posicionamiento rtk desde los vértices de la red básica. El cálculo de las posiciones de los puntos se efectuó a partir de los valores de coordenadas de los vértices de la Red Básica ya obtenidos en la fase anterior. Se levantaron todos los detalles planimétricos y altimétricos necesarios para configurar el terreno, tanto en lo referente al trazado como a la ocupación de las estaciones que se diseñaron a lo largo del mismo.
Edición cartográfica de los elementos. A partir de las coordenadas de los puntos radiados sobre el terreno se generó un dibujo original, borrador, que se editó posteriormente de manera interactiva. Se estableció una librería de códigos, simbología y normalización, generando un único fichero de trabajo. En esta fase se incluyó la información relativa a callejero y volcado de toponimia. Posteriormente, y para su edición y entrega final, este formato continuo se estructuró en hojas individuales a escala 1:500.

Estudio de Preinversión a Nivel de Factibilidad Capítulo I: Resumen Ejecutivo

4.4.2. Estudios de Suelos, Geológicos, Geotécnicos, Hidrogeológicos

4.4.2.1 Campaña de geología-geotecnia desarrollada

El presente apartado se resume los trabajos y las principales conclusiones de la recopilación de información y la campaña de geología geotecnia de Factibilidad realizada a lo largo del trazado de la Línea 3 del Metro de Lima.

Un mayor detalle se puede consultar en el Informe 4.1.A,” Estudio de Ingeniería Básica - Campaña de Geología y Geotecnia” de este Estudio de Factibilidad.

Las prospecciones geotécnicas ejecutadas durante la fase de Factibilidad para el reconocimiento geológico-geotécnico del trazado de la Línea 3 del Metro de Lima han consistido en:

Ejecución de perforaciones a diamantina.
Ejecución de calicatas manuales a lo largo del trazado.
Ejecución de calicatas en las zonas destinadas a cocheras.
Ejecución de estaciones geomecánicas.
Ejecución de estudio geofísico consistente en la ejecución de:
- Ensayos de sísmica de refracción
- Ensayos MASW.
- Prospección mediante Georradar.
Ejecución de ensayos de densidad in situ. Anexo 7.
Ejecución de ensayos de granulometría global. Anexo 8.
Ejecución de ensayos presiométricos. Anexo 9.
Ejecución de ensayos de permeabilidad Lefranc. Anexo 10.
Ejecución de ensayos de fuentes de agua. Anexo 11.
Ejecución de ensayos de laboratorio. Anexo 12.

La campaña geotécnica realizada ha permitido caracterizar de forma detallada el trazado propuesto, reconociendo los materiales existentes en profundidad, sus características resistentes, la situación del nivel freático, la presencia de macizos rocosos, etc.

La campaña se ha diseñado optimizándola con respecto a lo exigido en los Términos de Referencia de referencia en connivencia con PROINVERSIÓN y todos los organismos involucrados en la supervisión de los estudios, MTC, AATE, etc.

Dicha optimización ha consistido en la sustitución de prospecciones de tipo calicatas manuales por perforaciones a diamantinas. La ejecución de dichas perforaciones ha permitido obtener las siguientes ventajas frente a las calicatas:

Aumentar la profundidad de investigación hasta profundidades que las calicatas no podían alcanzar.
Realizar un reconocimiento por debajo del nivel freático, circunstancia que las calicatas no pueden realizar.
Ejecución de ensayos de permeabilidad lefranc y lugeon in situ, los cuales resultan idóneos para los materiales existentes y se pueden hacer a distintas cotas por debajo del nivel freático, y no pueden ser ejecutados en calicatas.

Estudio de Preinversión a Nivel de Factibilidad Capítulo I: Resumen Ejecutivo

Ejecución de ensayos presiométricos para obtener módulo de deformación in situ reales, los cuales no se pueden realizar en calicatas.
Realización de ensayos de penetración estándar (SPT) los cuales permiten estimar la compacidad y consistencia de los materiales in situ, y los cuales no se pueden realizar en calicatas.

Dadas las restricciones y prohibiciones puestas por las diferentes administraciones competentes, únicamente ha sido posible la realización de 3 prospecciones destructivas (perforaciones a diamantina) en la zona centro de Lima para el reconocimiento del subsuelo

No obstante, dicha zona ha sido investigada intensamente mediante técnicas geofísicas tanto en la campaña geotécnica de la Fase de Perfil como en la campaña de la Fase de Factibilidad, evaluando los datos obtenidos e intensificando la investigación en caso necesario.

Así en la fase de perfil se realizaron las siguientes prospecciones:

• Líneas de sísmica de refracción
• Ensayos MASW.
• Sondeos eléctricos verticales (SEV)

Por su parte, en la Fase de Factibilidad se han realizado nuevas prospecciones consistentes en:

• Líneas de sísmica de refracción.
• Ensayos MASW.
• Reconocimiento mediante GEORADAR.

Además, para la elaboración del perfil geológico-geotécnico del trazado de la Línea 3 del Metro de Lima, también se han empleado las prospecciones realizadas durante la fase de Perfil, las cuales también son descritas, así como aquellas recopiladas de otros proyectos y que se sitúan en la zona de influencia del trazado de la Línea 3 del Mero de Lima.

A partir de la información aportada por todos los trabajos geotécnicos, se ha realizado una planta y un perfil geológico-geotécnico del trazado de la Línea 3 del Metro de Lima, los cuales se recogen en el volumen 2 del informe 4.1.A.

4.4.2.2 Estudios de Suelos, Geológicos, Geotécnicos, Hidrogeológicos

Para la elaboración de este estudio se ha partido de las prospecciones realizadas a lo largo del trazado en estudio tanto en la Fase de Factibilidad como en la Fase de Perfil, además se ha realizado una recopilación intensiva de la información bibliográfica de todos los aspectos geológicos, geotécnicos, geomorfológicos, hidrogeológicos, de sismicidad, de geodinámica, tectónica, de riesgos geológicos, etc. tal y como se describe en el anterior capítulo.

Tras analizarla se ha concretado dicha información para la zona de estudio pudiendo describir y caracterizar desde el punto de vista geológico el área de afección de la infraestructura proyectada.

Además, se ha contado con la información aportada por las prospecciones realizadas para el reconocimiento geotécnico específico de las alternativas de trazado de la Línea 3 de Metro para la Fase de Factibilidad y para la Fase de Perfil, las cuales han consistido en la realización de calicatas manuales, perforaciones diamantinas y trabajos geofísicos consistentes en sísmica de refracción, ensayos MASW, ensayos SEV y Georadar.

Estudio de Preinversión a Nivel de Factibilidad Capítulo I: Resumen Ejecutivo

A partir de las muestras tomadas se han realizado ensayos de laboratorio para su caracterización, así como ensayos in situ en el interior de los sondeos (presiómetros, ensayos SPT y ensayos de permeabilidad Lefranc y Lugeon)

El trazado de la Línea 3 del Metro de Callao y Lima discurre de Norte a Sur desde el Río Chillón hasta prácticamente el área del Morro Solar, con una longitud aproximada de 34,25 km completamente en subterráneo y 28 estaciones.

La zona objeto de estudio se encuentra entre la unidad morfoestructural de la llanura preandina y la Cordillera Occidental. Más concretamente la región se ubica dentro de la Costa Central del territorio Peruano cuyo relieve guarda relación con el desarrollo de las planicies costeras y conos aluviales que conforman superficies amplias interrumpidas por cerros bajos que gradualmente pasan a relieves accidentados en las estribaciones andinas.

La zona de estudio, se encuentra ubicada en la cuenca de Lima, la cual comienza con la actividad volcánica del grupo Casma mediante derrames lávicos y piroclásticos en ambiente marino en el periodo Cretácico. Posteriormente se produce el levantamiento de la región durante la primera fase compresiva de la tectónica andina. Simultáneamente al levantamiento del batolito de la Costa siguen produciéndose pulsaciones magmáticas que dan lugar a un complejo de rocas plutónicas (superunidades Patap y Santa Rosa).

A continuación, durante el Terciario, se producen varios episodios compresivos en un área ya emergida para posteriormente iniciarse un intenso proceso erosivo que continúa hasta la actualidad.

Durante este periodo erosivo se produce la denudación de las cordilleras de la región y se configura la actual red de drenaje. Con ella se forma los valles profundos de las cuencas alta y media del río Rímac y Chillón y se interdigitan en forma de abanicos aluviales bajo la ciudad de Lima formando una gran secuencia aluvial denominada “conglomerado de Lima” que constituye la formación principal por donde discurrirá el trazado previsto.

Por tanto, desde el punto de vista litoestratigráfico, se pueden diferenciar tres grandes grupos de materiales dentro de la zona estudiada:

Secuencia volcánico-sedimentario. Jurásico Superior-Cretácico Superior. Corresponde al basamento de la zona de estudio y corresponde a una secuencia de ciclos sedimentarios y volcánicos constituidos por la Formación Puente Piedra, Grupo Morro Solar, Formación Pamplona, Formación Atocongo y el Grupo Casma.
Rocas intrusivas. Cretácico Superior. Constituyen el Batolito de la Costa el cual se intruyó durante el Cretácico Superior cortando la secuencia volcánica-sedimentaria preexistente. Está constituida por las superunidades Patap y Santa Rosa.
Cuaternario. Pleistoceno-Holoceno. Bajo esta denominación se tratarán a los depósitos aluviales que en general son los materiales sobre los cuales se emplaza principalmente el Proyecto. Se pueden diferenciar dentro de este grupo depósitos aluviales finos y groseros. Son los materiales con mayor presencia en el tramo estudiado.

Dentro de los depósitos Cuaternarios la unidad fundamentalmente afectada en la totalidad del trazado en estudio, es la correspondiente a los depósitos aluviales Pleistocenos comúnmente denominados como Aglomerado de Lima.

Corresponden a los depósitos antiguos de los ríos Rímac y Chillón prevenientes de la denudación de la Cordillera Occidental y Batolito Costerano. Estos forman el cono deyectivo del Rímac, el cual alcanza, según estudios geofísicos los 400 m de potencia en zonas centrales.

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Son sedimentos depositados por la acción de un río del tipo trenzado (braided-river channels), De estos canales se depositan principalmente gravas de textura clasto – soportada mostrando una imbricación clara, en ciertos sectores (GP). Hacia los bordes de los distintos canales se depositan los sedimentos más finos, en un ambiente de llanura de inundación donde se generan grietas de desecación y arenas gruesas de laminación plana oblicua.

La mayor parte del trazado muestra materiales de naturaleza conglomerática, constituidos por gravas y gravillas, de forma subredondeada a redondeada de naturaleza intrusiva y volcánica, en matriz limo–arenosa, no plástica, con intercalaciones de horizontes lenticulares de material areno–limoso correspondientes, como se ha indicado antes, a depósitos de canales. No obstante, se intercalan niveles de granulometría más fina correspondientes a antiguas llanuras de inundación.

En la parte de la zona de estudio más cercana al cauce del Río Chillón sobre los materiales del Aglomerado de Lima se reconocen materiales de granulometría fina (limos y arcillas fundamentalmente) provenientes de la llanura de inundación del río Chillón con frecuentes intercalaciones de arenas limosas (depósitos de barra) pasando en profundidad nuevamente al denominado Aglomerado de Lima.

Por tanto, la naturaleza del material aluvial viene controlada en gran medida por la posición de las barras y canales. En cualquier caso, en superficie se manifiestan únicamente los depósitos de la llanura de inundación presentando una granulometría muy fina y un grado de compacidad muy reducido.

En cambio, en profundidad, se pasa a tener una alta competencia, con carga de granulometría gruesa o muy gruesa (grava y bloques). Éstos presentan una alta esfericidad y redondeamiento y usualmente carecen de matriz o son granosoportados.

Además, toda la zona se encuentra tapizada por depósitos antrópicos, considerando como tales todos los depósitos originados por la acción del hombre sobre el medio. Por un lado, materiales naturales mezclados con escombros, vertidos y basura, y por otro los rellenos asociados a las vías de comunicación. Debido a sus diferentes condiciones de compactación, se han diferenciado en la cartografía geológica (con tramas y simbología diferentes). El espesor medio de estos depósitos es de 2 metros, aunque puntualmente pueden presentar una potencia mayor.

En cuanto a los aspectos estructurales y tectónicos, la deformación continental en el Perú se asocia, en general, a la subducción de la placa oceánica de Nazca bajo la placa Sudamericana o continental. Esta deformación se traduce en fallas con diferentes geometrías y cinemáticas, que a su vez son consecuencias de diversos regímenes tectónicos (extensión, compresión, transtensión o transpresión).

La zona de estudio se enclava en el dominio geotectónico de Casma el cual está caracterizado por su propia evolución sedimentaria, tectónica y magmática. Éste se sitúa en la costa y su límite oriental es el borde oeste de la Cordillera Occidental del Perú. Afloran unidades volcánicas, plutónicas y sedimentarias que son parte del sistema volcánico de arco-islas a arco continental, que es activo desde el Jurásico terminal como parte de la cuenca occidental y rellenada con secuencias volcano-sedimentarias de edad cretácica.

Las rocas plutónicas corresponden al Batolito de la Costa. La actividad magmática más importante data de entre 120 y 110 M.a. Los límites corresponden a los sistemas de fallas Conchao-Cocachacra e Ica que jugaron como normales en el Cretácico.

Esta tectónica se dio en fases sucesivas que devienen desde el Cretácico y continúan en el terciario inferior y Superior hasta posiblemente el Cuaternario.

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En cuanto a la neotectónica de la región, cabe destacar en primer lugar la zona de subducción de Nazca que se encuentra en alta mar, a unos 150 km al oeste de la zona de estudio y que se extiende de norte a sur a lo largo de toda la costa occidental de América del Sur. Su tasa de movimiento es elevada, mayor a 0,6 mm/año y es la responsable de la mayoría de los grandes sismos ocurridos en las costas occidentales de Sudamérica. Algunos de ellos son el de 1906 (Ecuador), 1960 (Chile) y 2001-2007 (Perú), con magnitudes de M8, M9.5, M8.2 y M7.9 respectivamente.

Así mismo es de destacar por su proximidad los lineamientos de la zona de Casta y Huanza y la falla de Montejato ubicada al sureste del distrito de San Vicente de Cañete región Lima. Se trata de una falla normal que afecta depósitos de la formación Cañete del Cuaternario superior y depósitos de la formación Pisco (Plioceno). Las estrías son normales y posteriores a unas inversas con tendencias este-oeste. El salto vertical en algunos casos llega a los 7 m, la edad de reactivación de estas fallas corresponde al Cuaternario inferior a medio.

Geomorfológicamente, entre las zonas que han controlado el modelado de la región cabe destacar el anticlinal de Lima y los bloques fallados como productos del dislocamiento regional. Así como los procesos erosivos y de vertiente asociados a los ríos Rímac y Chillón fundamentalmente, y la acumulación de arena eólica sobre grandes extensiones de la zona. Dichos modelados se han clasificado en un total de 7 unidades que se enumeran a continuación:

• Islas
• Borde litoral
• Planicies costaneras y conos deyectivos • Lomas y cerros testigos
• Valles y quebradas
• Estribaciones andinas occidentales
• Zona andina

El trazado en estudio afecta únicamente a tres de dichos dominios. El primero de ellos corresponde al de Planicies costaneras y conos deyectivos, el cual corresponde a la franja comprendida entre el borde litoral y las estribaciones de la Cordillera Occidental de forma paralela a la línea de costa. Dicho modelado adquiere mayor amplitud en los valles de Chancay, Chillón, Rímac y Lurín.

Constituyen amplias superficies cubiertas por gravas y arenas provenientes del transporte y sedimentación de los ríos Chillón, Rímac y Lurín, y por arena proveniente del acarreo eólico desde las playas, por vientos SO a NE.

El trazado en estudio se asienta sobre la planicie constituida por el cono aluvial de Río Rímac que antaño fue una depresión que actualmente está rellena con gravas, arenas y arcillas que constituyen un potente apilamiento con un espesor que varía entre los 400 y los 600 metros.

Esta llanura aluvial se continua al sur con el cono aluvial del río Lurín interdigitándose sus depósitos por debajo de la cobertura eólica.

Al Norte, y afectando a la zona de estudio, la planicie aluvial del Rímac se continua con al del Chillón, la cual se interdigita con las arenas de las pampas de Piedras Gordas y Ancón.

El cono de deyección del Río Rímac ocupa toda la línea de costa de Lima constituyendo el Morro Solar un espolón que influye en las corrientes marinas que pasan por sus inmediaciones. Así, el efecto de la erosión marina ha dado lugar a la formación de acantilados de hasta 60 metros de altura.

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El segundo de los modelados afectados corresponde al de Lomas y cerros testigos. Dentro de esta unidad geomorfológica se han considerado a las colinas que bordean las estribaciones de la cordillera occidental las cuales quedan como cerros testigo aislados dentro de la planicie aluvial de los Ríos Rímac y Chillón.

Las lomas presentan una topografía subordinada a la litología de las unidades geológicas y a la cobertera eólica que las tapizan como es el caso de las lomas y colinas que borden la faja costanera en Pucusana, San Bartolo, Lurín, San Juan, Pamplona y Monterrico al Sur; el cerro Morro Solar en Chorrillos, los cerros: El Agustino, San Luis, San Cosme por el sector Este de Lima. Todos ellos aparecen como cerros testigos dentro de la llanura aluvial siendo ejemplo del trabajo erosivo, de transporte y depósito del Rímac y Chillón.

Donde las rocas que constituyen estas lomas y cerros testigos son calizas y cuarcitas o rocas intrusivas, el relieve es abrupto y cuando se trata de lutitas o limonitas las formas son redondeadas con pendientes más suaves. En rocas volcánicas tanto en piroclastos como en derrames, estos cerros testigo presentan diferente resistencia a la meteorización por lo que sus rasgos topográficos son de pendientes empinadas y a veces de relieves regularmente suaves.

Cuando están cubiertos de arena la pendiente es menos abrupta, caracterizando la coloración el gris blanquecino.

La última de las unidades geomorfológicas afectadas corresponde a la de Valles y quebradas. Esta unidad geomorfológica comprende a los valles del Rímac, Lurín, Chillón y Chancay, así como a las quebradas de sus afluentes y las de los que desembocan directamente en el mar. Estas últimas permanecen secas la mayor parte del año presentando caudales únicamente en eventos de fuertes lluvias en el sector andino.

Debido a ello presentan un recubrimiento superficial constituido por depósitos coluviales y materiales que han sufrido un transporte reducido procedente de las estribaciones de la Cordillera Occidental, siendo a su vez éstos cubiertos por arenas eólicas.

En cuanto a los riesgos geológicos, el más evidente y de mayor afección por igual a la totalidad de los tramos en estudio, es el correspondiente a la sismicidad. No obstante, dada la importancia que la sismicidad puede tener en el diseño de la infraestructura proyectada, dicho aspecto se trata de forma específica en el Anexo 1, “Estudios de Riesgo Sísmico” del capítulo 2, “Estudios de Suelos, Geológicos, Geotécnicos e Hidrogeológicos” del volumen 2, “Ingeniería Básica” de este Informe.

En cuanto al resto de riesgos geológicos, a partir de la información bibliográfica consultada se extrae el plano que se muestra en la siguiente figura en el que se sintetizan los peligros geológicos presentes en la zona metropolitana de Lima y por tanto de la zona de estudio.

Entre los peligros geológicos evaluados se encuentran los siguientes:

• Deslizamientos
• Desprendimientos
• Derrumbes
• Arenamiento
• Flujos de lodo
• Erosión de ribera
• Erosión del suelo
• Inundaciones por agua de mar. Tsunamis. • Inundaciones por aguas pluviales

Zona de estudio

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• Inundaciones por agua de río
Un mayor detalle se puede consultar en el capítulo 2, “Estudios de Suelos, Geológicos,

Geotécnicos e Hidrogeológicos” del volumen 2, “Ingeniería Básica” de este Informe.

Mapa de síntesis de peligros naturales (geológicos)

Fuente gráfico: CENCA e IMP

Así, se han distinguido 4 zonas de nivel de peligro, de modo que el trazado en estudio se sitúa mayoritariamente en zonas de nivel de peligro bajo (verde), acercándose puntualmente el

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trazado entre su inicio y el cruce con el Río Rímac puntualmente a zonas con nivel de peligro muy alto (rojo) los cuales se corresponden a zonas de afloramientos de macizos rocosos incluidos dentro de la zona metropolitana de Lima.

No obstante, de ir en subterráneo el trazado en estudio, no se vería afectados por este tipo de peligros geológicos.

La zona con nivel de peligro bajo, corresponde al área de cono de deyección y cauce, presentando problemas de sismicidad y de acción hídrica, la cual genera en la parte distal del cono la inundación por aguas de río y erosión de ribera.

Para la elaboración del presente informe se ha partido de una recopilación intensiva de la información bibliográfica de todos los aspectos geológicos, geotécnicos, geomorfológicos, hidrogeológicos, de sismicidad, de geodinámica, tectónica, de riesgos geológicos, etc.

Tras analizarla se ha concretado dicha información para la zona de estudio pudiendo describir y caracterizar desde el punto de vista geológico el área de afección de la infraestructura proyectada.

Además, se ha contado con la información aportada por las prospecciones realizadas para el reconocimiento geotécnico específico de las alternativas de trazado de la Línea 3 de Metro para la Fase de Perfil, las cuales han consistido en la realización de calicatas manuales, perforaciones diamantinas y trabajos geofísicos consistentes en sísmica de refracción, ensayos MASW, ensayos SEV, así como ensayos presiométricos, ensayos de permeabilidad lefranc y Lugeon, de laboratorio, ensayos de granulometría global y de densidad in situ.

Todos los registros de dichas prospecciones y ensayos están recogidos en Estudio de geología –geotecnia - Anexo 2.

Además, también se ha contado con las prospecciones y ensayos, tanto in situ como de laboratorio, de las prospecciones recopiladas de otros proyectos que se encuentran en el área de influencia más cercana al trazado de la Línea 3 del Metro de Lima.

Los proyectos y trabajos de los que se han tomado datos de importantísimo interés para la caracterización geológico-geotécnica de los materiales afectados por la Línea 3 del Metro de Lima y Callao son los siguientes:

Datos de la red de pozos de SEDAPAL en el área de Lima. Cedidos por SEDAPAL y recogidos en el Proyecto FASEP.
Datos de “Estudios Básicos de Ingeniería para la Línea Este-Oeste del Sistema Eléctrico de Transporte Masivo de Lima y Callao. Estudio de Geología, Mecánica de Suelos y Geotecnia” realizados por ATA en 2011 dentro del “Estudio de Preinversión a Nivel de Factibilidad del Proyecto: Construcción de la Línea 2 y Ramal Av.Faucett- Gambeta de la Red Básica del Metro de Lima y Callao. Provincias de Lima y Callao, Región Lima”. Abreviatura en Informe y Tablas: L2. Ata 2011.
Datos de “Estudio de Preinversión a Nivel de Factibilidad del Proyecto: Construcción de la Línea 2 y Ramal Av.Faucett-Gambeta de la Red Básica del Metro de Lima y Callao. Provincias de Lima y Callao, Región Lima”, realizados por Vera y Moreno en 2012. Abreviatura en Informe y Tablas: L2. VyM 2012.
Datosde”Estudiosdeingenieríacomplementarios:TopografíayGeodesia,Geología y Geotecnia y Tráfico y análisis de desvíos del Proyecto Línea 2 y Ramal Av. Faucett - Av. Gambetta del Metro de Lima y Callao”, realizados por GEODATA en 2013, fases de Prioridad 1 (P1) y Prioridad 2 (P2). Abreviatura en Informe y Tablas: L2. Geodata 2013, P1/P2.

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Datosde“ProyectoVíasNuevasdeLima.TramoPanamericanaNorte”,realizadopor ODEBRECHT en 2013. Abreviatura en Informe y Tablas: NVL 2013.
- Proyecto Retorno Puente Chillón.
- Proyecto Enlace 25 de Enero.
- Proyecto Los Alisos
- Proyecto Intercambio Vial a Desnivel Naranjal.
Datos de “Vía Expresa Línea Amarilla (Vía Parque Rímac). Estudio Definitivo de Ingeniería Modificatorio de la Subsección 2.3” realizado por OAS. Abreviatura en Informe y Tablas: Vía Parque Rímac.

Los registros de dichas prospecciones y ensayos están recogidos en el Estudio de geología –geotecnia - Anexo 3.

Finalmente, también se ha contado con las prospecciones geotécnicas ejecutadas durante la fase de Factibilidad para el reconocimiento geológico-geotécnico del trazado de la Línea 3 del Metro de Lima. El registro de dichas prospecciones y ensayos están incluidos en los anexos y memoria descriptiva de los Estudios de Ingeniería Básica: Campaña de Geología y Geotecnia para el Estudio de Preinversión a nivel de Factibilidad. Volumen 1.

A partir de la información aportada por todos los trabajos geotécnicos, se ha realizado una planta y un perfil geológico-geotécnico del trazado de la Línea 3 del Metro de Lima.

A partir del análisis de la información geológico y geotécnica procedente de la bibliografía consultada, los trabajos realizados y los trabajos recopilados, se han definido los grupos geotécnicos que se verán afectados por las actuaciones previstas en los tramos en estudio y se realizado una caracterización geotécnica de los mismos.

Los grupos geotécnicos de tipo suelo que se verán afectadas son las siguientes:

Rellenos antrópicos (R).
Arcillas y limos con niveles de arenas de la llanura de inundación del Río Chillón

(CL/SP)
Arcillas y limos de baja a media plasticidad intercalados en el aglomerado de Lima (CL-ML).
Arenas limosas intercalados en el aglomerado de Lima (SM).
Gravas pobremente gradadas constituyentes del aglomerado de Lima (GP).

Además, En el Tramo Sur de la Línea 3 del Metro de Lima, se ha identificado un amplio afloramiento de la Formación Pamplona. Además, estos materiales han sido detectados en profundidad mediante calicatas manuales de modo que la excavación de la línea de metro los afectará entre los PP:KK 41+800y 42+400 aproximadamente.

Dicho macizo rocoso corresponde a un afloramiento de la Formación Pamplona de edad Cretácico Inferior-Medio y que está constituido fundamentalmente lutitas con alternancias de bancos y capas de rocas de limolitas, margocalizas y calizas

A partir de la caracterización geotécnica realizada se han establecido los parámetros geomecánicos de cada uno de los grupos geotécnicos que servirán para el diseño de las actuaciones proyectadas.

En las siguientes tablas se resumen los parámetros tanto de roca intacta como del macizo rocoso que se verá afectado por el trazado propuesto entre los PP.KK 35+950 y 36+250 aproximadamente.

Parámetros de roca intacta

Calidad Geomecánica

Perturbancia

Profundidad (m)

Parámetros de Hoek- Brown

Parámetros de Mohr-Coulomb

Módulo de deformación del macizo rocoso (Mpa)

Roca

Densidad (kN/m3)

GSI

Cohesión (Mpa)

Ángulo de fricción (0)

RCS (Mpa)

Lutita 30 26 Caliza 9.3 25

mi MR

7 375 45 8 900 50

0 20

0,982

1.341

s a

0,0022 0,508 0.0039 0.506

0,225 0.124

51,5 2516 46.54 2571

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: Parámetros de roca intacta y del macizo rocoso para los materiales de la Formación KiPa.

Fuente: Elaboración propia

Coeficient e de balasto horizontal dinámico para el cálculo de pantallas kh (KN/m3). Tomisawa , Nishimoto , Fukushim a (2004) a partir de Kh de Simon

Unidad geotécnica (síntesis)

Descripción litológica general

ap (KN/m3 )

W (% )

% Pasa tami z# 0,08 mm

LL (% )

IP (% )

Clasif. U.S.C.S.

c’ (KPa )

 (o )

Coeficient e de Poison estático 

k (m/s )

Vs (m/s )

Módulo presiométric o Ep (MPa)

Módulo de rigidez o de cortante dinámic o Gmax (MPa)

Módulo Young dinámic o Emax (Mpa)

Módulo de Young estátic oE (MPa)

Módulo de deformació n en extensión (para subsidenc.) E (MPa)

Coeficiente de balasto horizontal estático para el cálculo de pantallas kh (KN/m3)

- Chadeisso n-

Coeficient e de balasto horizontal estático para el cálculo de pantallas kh (KN/m3). Simon (1995)

10*

CL/SP

CL-ML

40*

100*

305

GP-S

GP-F

Relleno, mezcla de suelos poco

14. 7

6.2

10. 3

3.8

GC 20%; CL 20%;

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Tabla resumen de parámetros de diseño.

RELLENO
S compactados

16.7

15.3

17.4

20.4

22.1

14.
37 2 19 SM 0

28 0.3

26 0.3

30 0.3

38 0.3

42 0.3

9.48E -07

150

331

553

420 766

472

785

38 100

174 453

665 1 700

385 1 002 1210 3 147

512 1 331

1398 3 634

10 20

40 80

45 90

50 100 300 600

200 400

750 1 500

25000

24 000

23 000

29 000

60000

80 000

36 142

130 113

144 570

217 441 391 393

434 882

1 326389

86 741

312 271

346 968

521 858 939 343

1 043 717

3183334

ARCILLAS , LIMOS Y ARENAS

ARCILLAS Y LIMOS

ARENA

GRAVA SUELTA

GRAVA COMPACT A

y contaminado s.

Arcillas,

limos y arenas de baja plasticidad

Arcilla inorgánica de baja a media plasticidad y limo inorgánico de baja plasticidad.

Arenas limosas.

Grava pobremente graduada con arena, arcilla y limo, y con arena limosa y arcillosa. Grava pobremente graduada con arena, arcilla y limo, y con arena limosa y arcillosa.

64 27 8

20%;SC 20%;ML 20% Cl 34%;ML 22%; SM 18%; CL-ML 12%

SM<10 m

SM> 10 m

2.4 0

4 17%;CL -ML 8%

SM
41%;SM 0-SP5 24%; SP
23%

020

GP 67%; GM-GP 11%; GW 8%

026

50* 90*

CL 75%;
72 22. 16. ML 10

5.70E -05

* estimado

Fuente: Elaboración propia

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A partir de la caracterización geotécnica realizada y de los perfiles geológico-geotécnicos elaborados de cada uno de los tramos, cada uno de ellos se ha sectorizado en subtramos homogéneos en cuanto a características geotécnicas indicando sus principales propiedades y aspectos geológico-geotécnicos a tener en cuenta en el diseño de las actuaciones previstas. Dichos subtramos la base para establecer el modelo geológico de cada uno de los tramos.

El terreno afectado por las alternativas de trazado subterráneo contempladas es en todos los casos de naturaleza sedimentaria, y se compone esencialmente por el denominado “Aglomerado de Lima”, representado por los grupos geotécnicos GP-S (gravas sueltas) y GP- F (gravas firmes o compactas.

Geológicamente, la génesis de este suelo granular grueso muy denso con abundantes sobretamaños, es aluvial de tipo braided y en su seno alberga lentejones de materiales arenosos (grupo geotécnico SM) o arcillosos-limosos (grupo geotécnico CL-ML), correspondientes a episodios sedimentarios de menor energía de llanura de inundación, por ejemplo. Pueden aparecer en su seno por tanto lentejones de entidad variable de suelos predominantemente arenosos o bien, arcillo limosos más cohesivos.

En base a la investigación geofísica realizada, se ha establecido una superficie de velocidad de ondas S mayor de 800 m/s por segundo cuya profundidad varía entre 6 y 15 metros, bajo la cual se puede inferir la presencia de suelos muy densos. La distinción efectuada en el perfil de unidad GP- S (Unidad GP de compacidad suelta) frente a GP-F (de compacidad muy densa), ha sido realizada en base a este dato, a los datos aportados por los ensayos presiométricos y a la experiencia del consultor en este tipo de suelos.

No obstante, existen zonas en el que los materiales afectados corresponden a la unidad CL/SP constituida por alternancias de niveles de limos, arcillas, arenas e incluso paquetes de gravas. Los ensayos disponibles muestran que los limos son colapsables, siendo la unidad es su conjunto la de peores propiedades geotécnicas de todas las discretizadas.

La unidad geotécnica CL/SP corresponde geológicamente a depósitos aluviales y de llanura de inundación recientes y se desarrollan fundamentalmente en las inmediaciones del Río Chillón, siendo su presencia escasa al sur del Río Rímac. Estos materiales serán afectados por el trazado fundamentalmente entre los PP.KK 16+850-18+800.

También se ha comprobado la afección por parte del trazado de la Línea 3 de metro a un macizo rocoso constituido por materiales sedimentarios carbonatados, calizas y margas, pertenecientes a la Formación Pamplona (KiPa) del Cretácico inferior. Dicha afección se produce aproximadamente entre los PP.KK 41+800 Y 42+200.

Además, en el entorno de la ubicación de la Estación de Bartolomé de las Casas (P.K 21+800) la calicata CA2-59 detectó roca a la profundidad de 24.5 m perteneciente al grupo Puente Piedra de la Formación Ventanilla y formada por brechas y aglomerados volcánicos intercalados con tobas líticas y lavas andesíticas. No obstante, con los datos disponibles no se espera que se llegue a afectar al quedar bajo la rasante proyectada.

La napa freática local se encuentra en relación al acuífero libre existente. Se dispone subparalela a la superficie del terreno, que tiende a descender de norte a sur. En la siguiente Figura se muestra el mapa de isoprofundidades del nivel freático estimado a partir de los datos aportados por las prospecciones recopiladas y las ejecutadas.

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Plano de Isoprofundidades del nivel freático en el ámbito de la zona de estudio.

Fuente gráfico: Elaboración propia

La situación exacta del nivel freático se ha detectado mediante las calicatas manuales, las perforaciones realizadas y ensayos geofísicos, así como datos recopilados de otros proyectos, A continuación, se definen las zonas de los tramos en los que se ve afectado:

• 10+000 a 13+250 • 15+700 a 18+800 • 25+400 a 26+900 • 35+400 a 35+600

Así, todo el trazado se ve afectado de forma ininterrumpida entre el inicio de la línea hasta el PK 13+200, siendo en esta parte la zona más problemática la comprendida entre los en el entorno del PK 10+600 donde se llega a alcanzar una columna de agua sobre rasante de hasta 12 m.

Posteriormente, entre los PP.KK 13+200 y 15+700 el nivel freático no afecta al trazado, pero a partir del PK 15+700 y hasta el PK 18+700 se vuelve a afectar el nivel freático con una columna de agua máxima de 10,5 en el entorno del PK 17+900.

Nuevamente, a partir del PP.KK 18+700 el nivel freático no se afecta hasta el PK 25+400 dónde el mismo se eleva bruscamente al ir aproximándose al cauce del Río Rímac bajo el cual la rasante de la línea proyectada llega a presentar una columna de agua sobre rasante de hasta 18.5 metros. No obstante, las prospecciones realizadas en Tacna (PF-1 a 3) no han detectado el nivel freático por lo que éste debe descender bruscamente de nuevo.

Finalmente, el nivel freático se vuelve a afectar entre los PP.KK 35+400 y 35+600, aunque la columna de agua sobre la rasante en este punto no se espera que supere aproximadamente 1 metro con los datos disponibles .Por su parte, en la siguiente tabla se resumen los valores característicos de permeabilidad obtenidos para cada litotipo.

Se ha elaborado el modelo geológico del medio en el que se proyectan los tramos en estudio, el cual es básicamente el mismo salvo pequeñas diferencias y salvo la zona donde se espera que se afecte al macizo rocoso carbonatados. Así se puede distinguir:

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• Rellenos antrópicos (0.0-2.0m).
• Unidad CL/SP, con espesores máximos de 23 m.
• Unidad GP, con presencia ocasional de lentejones SM o CL/SP, de (2.0- 50.0m).

Dentro del grupo geotécnico GP, ya se corresponda a las gravas sueltas (GP-S) o a las gravas compactas (GP-F) se intercalan niveles de arenas (grupo geotécnico SM) y de arcillas y limos (grupo geotécnico CL-ML) con espesores métricos. Además, en la parte más próxima al río Chillón en algunos sectores, superficialmente se han detectado depósitos de suelos limosos, arcillosos y arenosos de compacidad variable y colapsables los cuales proceden con eventos de llanura de inundación de dicho río. A dicho grupo geotécnico se le ha denominado CL/SP.

En resumen, han sido definidos los siguientes Grupos Geotécnicos tipo suelo:

Rellenos antrópicos (R)
Arcillas y limos con niveles de arenas de la llanura de inundación del Río Chillón

(CL/SP)
Arcillas y limos de baja a media plasticidad intercalados en el aglomerado de Lima (CL-ML)
Arenas limosas intercalados en el aglomerado de Lima (SM), y
Gravas pobremente gradadas constituyentes del aglomerado de Lima (GP).

Además, se ha definido el siguiente litotipo de tipo roca correspondiente al macizo rocoso afectado entre los PP.KK 41+800 a 42+200

• Unidad KiPa, calizas y margas.

En cuanto a la agresividad de los suelos, en la siguiente tabla se resumen los parámetros máximos, mínimos y promedios en contenidos de químicos de los diferentes grupos geotécnicos existentes, establecidos a partir de la caracterización geotécnica realizada.

R. Rellenos antrópicos
	SO4	CL	MO	SS	PH	Agresividad
Máximo	0.091%	- 4,11% 8,67				Insignificante
Mínimo	0.091%	- 3,55% 8,67
Promedio	0.091%	- 3,83% 0.81 8,67
Agresividad	Insignificante	----
CL/SP
	SO4	CL	MO	SS	PH	Agresividad
Máximo	0.555%	0.290% 13,71% 1.05% 8.51				Severa
Mínimo	0.003%	0.002% 0.050% 0.02% 6.22
Promedio	0.045%	0.0015% 1.770% 0.13% 7.15
Agresividad	Severa	----
CL-ML
	SO4	CL	MO	SS	PH	Agresividad
Máximo	0.066%	0.037%	1.20%	0.07%	7.81	Insignificante
Mínimo	0.001%	0.002%	0.20%	0.03%	5.78
Promedio	0.023%	0.013%	0.55%	0.06%	7.51
Agresividad	Insignificante	----
SM. Arenas limosas Aglomerado de Lima
	SO4	CL	MO	SS	PH	Agresividad
Máximo	0.142%	0.121%	0.800%	0.570%	883.000%	Moderada
Mínimo	0.001%	0.002%	0.020%	0.020%	790.000%
Promedio	0.011%	0.018%	0.085%	0.300%	837.000%
Agresividad	Moderada
GP. Gravas pobremente gradadas del Aglomerado de Lima
	SO4	CL	MO	SS	PH	Agresividad
Máximo	0.17%	0.24%	3.59%	0.68%	8.5	Moderada
Mínimo	0.00%	0.00%	0.01%	0.01%	5.33
Promedio	0.02%	0.01%	0.27%	0.03%	7.55
Agresividad	Moderada

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Parámetros químicos y agresividad al concreto de los grupos geotécnicos

Fuente: Elaboración propia

Como se puede comprobar, todos los grupos geotécnicos presentan una agresividad de insignificante a moderada por contenido en sulfatos, salvo el grupo CL-SP que presenta un valor máximo de agresividad severa que se considera un dato puntual y aislado, lo que obliga a emplear cementos de tipo II, IP (MS), IS (MS), P (MS), I (PM) (MS), I(SM) (MS), y que la resistencia a la compresión sea como mínimo de 28 MPa.

En lo que se refiere a la agresividad de las aguas freáticas, en la siguiente tabla se resumen los resultados de los ensayos realizados.

Investigación

Procedencia

SST (ppm)

Cloruros (ppm)

Sulfatos (ppm)

1596,62

1452,6

1884,67

1905,25

2300,29

2617,14

2143,92

2312,63

2621,26

2658,29

2473,12

2798,2

2682,98

525.1

311.5

C-34

Línea 3. Fase de Perfil - -

667,36

C-43

Línea 3. Fase de Perfil - -

517,24

C-48

Línea 3. Fase de Perfil - -

442.34

C-50

C-55

Línea 3. Fase de Perfil - -	-	42,67
Línea 3. Fase de Perfil 7,00 -	81,56	240,15
Línea 3. Fase de Perfil 6,90 -	60,28	192,12
Línea 3. Fase de Perfil 6,70 -	576,36	141,84
Línea 3. Fase de Perfil 6,70 -	960,6	189,94
Nuevas Vías Lima,2013 6,75 3430	598,91	632,75
Nuevas Vías Lima,2013 6,80 1946	182,12	633,99
Nuevas Vías Lima,2013 7,18 4060	667,77	983,36
Nuevas Vías Lima,2013 6,84 2710	350,75	813,54
Nuevas Vías Lima,2013 6,54 1058	78,24	336,29
Nuevas Vías Lima,2013 6,45 1877	209,1	528,11
Nuevas Vías Lima,2013 7,18 1889	215,84	561,68
Nuevas Vías Lima,2013 6,63 1595	117,06	384,6

C-78

P-1

P-2

P-3

P-5

SLAD-01

SOND-01

SONI-02

SOND-03

SOCCD-01

SOCCI-02

SOCCD-03

SOCCI-04

C-12+220-I

Insignificante

Moderada

Severa

Muy Severa

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Resultados de los ensayos sobre muestras de agua tomadas en perforaciones

PF-0+540 PF-1+360 PF-2+300 PF-3+000 PF-3+520 PF-4+080 PF-4+600 PF-5+940 PF-9+780 PF-10+300 PF-11+020 PF-11+400 PF-11+790 PF-18+800 PF-36+100

Línea 3. Fase de Factibilidad Línea 3. Fase de Factibilidad Línea 3. Fase de Factibilidad Línea 3. Fase de Factibilidad Línea 3. Fase de Factibilidad Línea 3. Fase de Factibilidad Línea 3. Fase de Factibilidad Línea 3. Fase de Factibilidad Línea 3. Fase de Factibilidad Línea 3. Fase de Factibilidad Línea 3. Fase de Factibilidad Línea 3. Fase de Factibilidad Línea 3. Fase de Factibilidad Línea 3. Fase de Factibilidad Línea 3. Fase de Factibilidad

Línea 3. Fase de Perfil Línea 3. Fase de Perfil

7,33 - 148,38 6,94 - 130,72 7,22 - 137,79 7,15 - 130,72 7,11 - 113,05 7,32 - 204,91 7,53 - 155,45 7,21 - 204,91

7,1 - 452,22 7,27 - 215,51 7,39 - 197,85 7,41 - 272,04 7,33 - 268,5 7.95 1442 176.6 7.55 1402 353.3

- - 326,68 -
- - 285,84 -

Nuevas Vías Lima,2013

- 1765 - -

Fuente: Elaboración propia

Según los valores indicados en esta normativa de edificación, y considerando los ensayos realizados en las prospecciones realizadas para el reconocimiento de la Línea 3 del Metro de Callao y Lima, los concretos tendrán una exposición severa por presencia de sulfatos en las

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aguas freáticas, por lo que en las obras de la Línea 3 debiendo emplear cemento de Tipo V en las actuaciones previstas así como tenerse en cuenta en los diseños.

La presencia de napa freática sería uno de los principales condicionantes geotécnicos por lo que al túnel de línea respecta:

En caso de perforarse estos túneles mediante tuneladora, por lo que esto supone de cara a estabilizar el frente y seleccionar, junto con la granulometría del terreno a perforar, el tipo de máquina más adecuada.
En caso de emplearse métodos convencionales por los problemas de estabilidad y ejecución que esto conlleva con importantes caudales a drenar o la necesidad de tratamientos del terreno para impermeabilizar como jet grouting o inyecciones en el terreno.
En los tramos que se ejecuten entre pantallas, por la necesidad de agotamiento de caudales y los empujes de diseño que estas cargas freáticas suponen.

A la vista de los reconocimientos que se van finalizando, los niveles de agua se sitúan próximos a superficie (< 10 m) entre el inicio del trazado en el PK 10+000 y el PK 11+000 de forma que van disminuyendo paulatinamente hacia el Sur.

La situación exacta del nivel freático se ha detectado mediante las calicatas manuales, las perforaciones realizadas y ensayos geofísicos, así como datos recopilados de otros proyectos, A continuación, se definen las zonas de los tramos en los que se ve afectado:

• 10+000 a 13+250 • 15+700 a 18+800 • 25+400 a 26+900 • 35+400 a 35+600

Como se ha comentado, la permeabilidad de la grava quedaría caracterizada por un valor medio de 5.4x10-5 m/s, con valores máximo y mínimo de 2.68x10-4 y 1.72x10-7 m/s respectivamente.

De acuerdo a los valores obtenidos, es posible clasificar el acuífero según la Clasificación de Custodio y Llamas 1983 expuesta en el siguiente gráfico, los materiales del litotipo GP, se clasifica como un acuífero permeable de regular a bueno, mientras que los niveles de arenas corresponderían a un medio poco permeable.

En estas condiciones se cree que la excavación de los sectores en Cut & Cover podrán realizarse mediante agotamientos, quizá complementados con compartimentaciones mediante paneles de bentonita, sin necesidad de recurrir a la realización de complejos tapones de fondo. Este aspecto tiene también especial trascendencia a la hora de seleccionar equipos de perforación mecánica, por la influencia que el mismo tiene en la eficacia de los lodos de estabilización del frente.

A destacar resulta, por otro lado, la presencia de roca en el frente de excavación. Así, entre los PP.KK 41+800 y 42+200 se espera la afección a un macizo rocoso constituido por la unidad Ki-Pa de la Formación Pamplona.

Litológicamente corresponde a una alternancia de calizas margosas con grado de meteorización GM II, con niveles de lutitas con GM III.

En cuanto a su proceso de excavación, dicho punto se está considerando en los procesos de excavación estudiados ya que supone una zona localizada con un comportamiento en cuanto a excavabilidad muy diferente al resto de materiales (suelos gravosos) afectados. No obstante, al tratarse de una formación sedimentaria su dureza y competencia no es tan elevada como en el caso de rocas volcánicas y plutónicas, por lo que en caso de que el túnel

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se ejecute con tuneladora, ésta podrá excavarlos con un cambio en los útiles de corte adecuados a dichas rocas en lugar de a suelos gravosos.

Si bien el Conglomerado de Lima parece presentar buenas condiciones para los trabajos de tunelería por su elevada resistencia y baja deformabilidad, han de tenerse en cuenta ciertos aspectos en relación con el riesgo geotécnico de estos trabajos.

Como recomendación general y a falta de análisis específicos en sectores concretos, debe garantizarse un recubrimiento sobre clave de 1 a 1,5 diámetros dado que ese es el umbral en el que delimitan los comportamientos elástico y plástico en el contorno de la cavidad de modo que por debajo de ese umbral los desplazamientos generado en superficie crecen de forma exponencial a la vez que comienzan a coexistir con problemas de estabilidad del frente.

En este sentido, los sectores donde existen mayores implicaciones por lo que respecta a afección a edificios por parte de los túneles de línea son los siguientes:

Zonas debajo de edificios entre los PP.KK 24+100 a 24+350.
Zonas debajo de edificios entre los PP.KK 24+800 a 24+850.
Zonas debajo de edificios entre los PP.KK 25+700 a 26+100.
Zonas debajo de Edificios Miraflores 35+300 a 35+800. Distancia a clave 10 m.
Zonas debajo de Edificios: 38+000 a 39+200. Recubrimientos sobre clave de unos 18 m aproximadamente.
Zonas debajo de edificios 40+140 a 41+300. Recubrimientos sobre clave de unos 20 m aproximadamente

Otra incidencia a tener en cuenta es el cruce de los túneles proyectados para la Línea 3 del Metro de Lima y Callao con otras infraestructuras subterráneas o rebajadas con respecto al terreno natural. A continuación, se enumeran las más significativas para cada tramo.

CruceconCantaCallo.PK12+360.Distanciaconrespectoaclavedetúnelde11m.
Cruce con Avenida Universidad. PK 15+680. Distancia con respecto a clave de túnel

de 7 m.
Cruce Naranjal. PP.KK 17+220-17+450. Distancia con respecto a clave de túnel de 15 m.
Cruce con Avenida Alisos. PK 18+100. Distancia con respecto a clave de túnel de 12,5 m.
Cruce con Paso Inferior C.C. PP.KK 19+420-19+520. Distancia con respecto a clave de túnel de 15 m.
Cruce con Avenida Bolognesi. PK 20+360. Distancia con respecto a clave de túnel de 11 m.
Cruce con Avenida T. Valle. PK 20+820 m. Distancia con respecto a clave de túnel de 13 m.
CruceconAvenidaE.deHabich.PK23+060.Distanciaconrespectoaclavedetúnel de 7 m.
Cruce con Túnel Proyecto Rímac. PK 25+700. Distancia con respecto a clave de túnel de 13 m.
Cruce con Estación Central de la Línea 2 de Metro. PK 28+360.

Respecto al empleo de tuneladoras para la perforación de los túneles, tal y como se ha analizado, el empleo de equipos EPB puede, en principio, presentar problemas en sectores donde se trabaje bajo la napa freática debido a la granulometría y ausencia de finos del conglomerado.

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Las gravas de Lima quedarían, a priori, fuera del campo de aplicación de los E.P.B. a pesar de que el progreso en el tratamiento del frente ha permitido en los años recientes ampliar el rango de aplicación de estos equipos casi hasta el de los hidroescudos.

Puede comprobarse, adicionalmente que las gravas de lima presentan tamaños importantes que dejarían a los hidroescudos parcialmente en el límite de su rango de aplicación

Atendiendo a las recomendaciones de Thewes específicas para hidroescudos las gravas de Lima quedarían, en principio, en el límite de aplicación de los hidroescudos atendiendo al huso medio granulométrico, e incluso fuera atendiendo al rango granulométrico global. En cualquier caso, al tratarse de materiales muy gruesos, se requeriría del empleo de fíllers para taponar los importantes poros existentes en el material, así como el empleo de bentonitas de alta densidad.

Otro aspecto, el de la macrogranulometría, resulta fundamental para ambos tipos de máquinas. En el caso de los hidroescudos por la incidencia en la permeabilidad y el tamaño de bolo o fragmento para el eficaz funcionamiento de la machacadora. En el caso de los escudos de presión de tierras, existe una limitación del tamaño máximo que puede circular por el tornillo sin fin que, de no ser asumible, deberá llevar a la toma de medidas como la instalación de grillbars en las aberturas de la cabeza de corte.

Como se ha mencionado anteriormente, el tamaño máximo que fue identificado en los estudios de Línea 2 fue de 50 cm y el mínimo de 10 cm, mientras que los valores promedios se sitúan entre los 20 y los 24 cm, observándose además que con el aumento de la profundidad aumenta el ligeramente el diámetro de las partículas

En la campaña geotécnica de reconocimiento específica de la Línea 3 de Metro también se han realizado ensayos de granulometría global cuyas principales características se muestran que en la siguiente figura.

PORCENTAJE DE BOLONERÍA, GRAVA, ARENA Y FINOS 2.41%

17.82%

23.01%

56.73%

PROMEDIO DE BOLONERÍA PROMEDIO DE GRAVA PROMEDIO DE ARENA PROMEDIO DE FINOS

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Distribución de tamaños de partículas del grupo geotécnico GP a partir de los ensayos realizados en muestras de calicatas manuales del Tramo Sur de la Línea 3 del Metro de Lima.

Fuente: elaboración propia

Como se puede comprobar, éstos datos corroboran que las partículas más comunes son las de tamaño grava y posteriormente las de tamaño bolonería.

Adicionalmente, para determinar la morfología y tamaño de las partículas de la Grava de Lima, se ha realizado un inventario de más de 33.000 cantos de los que se han medido sus tres dimensiones. El tamaño máximo detectado ha sido de 67 cm de diámetro.

A partir de dichas dimensiones, las partículas se han discriminado según la Clasificación de Zingg & Krumbein (1941) la cual caracteriza las partículas en función de las relaciones entre las tres dimensiones de cada clasto como esférico, discoidal, elipsoidal y cilíndrico.

En la siguiente figura se muestra la distribución de las partículas según esta clasificación. Como se puede apreciar las partículas se clasifican mayoritariamente como esféricas con ciertas componentes elipsoidal y cilíndrico mayoritariamente. Prácticamente la totalidad de la muestra presenta una esfericidad superior al 0,5.

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Clasificación de las partículas inventariadas de la Grava de Lima según la Clasificación de Zingg & Krumbein (1941).

FUENTE: Caracterización de suelos granulares gruesos. El caso de la Grava de Lima. Sanchez S. et al. 2016.

De igual modo, es necesario para evaluar la eficacia de los lodos (o cualquier otro tratamiento) a aplicar en el frente, evaluar con precisión la permeabilidad de los materiales. De acuerdo con los resultados disponibles, las permeabilidades obtenidas no hacen esperar penetraciones excesivas de eventuales lodos bentoníticos en el frente.

Indicar, adicionalmente, que los escasos finos presentes en las gravas de Lima, los materiales fundamentalmente afectados, son no plásticos o de muy baja plasticidad por lo que no son de esperar problemas de ‘clogging’. En cualquier caso la fracción fina, como se ha podido ver, resulta muy limitada.

No obstante, existen zonas en los que se verán afectados los limos y arcillas con niveles de arenas del grupo geotécnicos CL/SP el cual presenta un contenido en finos medio del 64%. Estos materiales se verán afectados entre los PP.KK 16+850-18+800.

Además también se afectará a tramos de arenas limosas del grupo geotécnico SM, en la parte final del trazado a partir del PP.KK 42+700, los cuales presentan un contenido en finos del 9%.

Por lo que respecta a la abrasividad de los materiales, se espera una extrema abrasividad de las gravas del Conglomerado de Lima por lo que son de prever importantes desgastes de los útiles de corte, conducciones o tornillos sinfín de las tuneladoras.

Para la presente Fase de Factibilidad de la Línea 3 del Metro de Lima y Callao se han definido 2 zonas de patios de taller, una situada en el extremo Norte del trazado y otra en el extremo Sur.

La parcela donde se proyectan los patios de taller en el Tramo Sur de la Línea 3 del Metro de Lima corresponde a la parcela T-19 la cual se sitúa al final de la línea en su margen izquierdo tal y como se muestra en la siguiente fotografía. La parcela tiene un área de 7,6 ha.

Para el reconocimiento del perfil estratigráfico de esta zona de taller se han realizado 4 calicatas manuales tal y como se muestra en la siguiente imagen en la que se aprecia la cartografía geológica de dicha parcela. Las prospecciones han consistido en la ejecución de 4 calicatas manuales:

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• C-208. • C-209 • C-210 • C-211

Los materiales reconocidos en la parcela corresponden a las gravas del conglomerado de Lima, unidad geotécnica GP-s recubiertos por una capa de rellenos antrópicos de unos dos metros de espesor. Ninguna de las calicatas ha reconocido las el nivel freático, por lo que no se espera su afección.

La parcela donde se proyectan los patios de taller en el Tramo Norte de la Línea 3 del Metro de Lima corresponde a la parcela T-3 la cual se sitúa al inicio del trazado de la línea en su margen izquierdo tal y como se muestra en la siguiente fotografía. La parcela tiene un área de 22,9 ha.

• C-CNH-1. • C-CNH-2 • C-CNH-3 • C-CNH-4

Las calicatas reconocieron un perfil estratigráfico constituido por una capa de rellenos antrópicos de entre 0,5 y 1 m de potencia, bajo el cual puede aparecer un nivel de limos y arcillas de la unidad CL-SP de hasta 3 de potencia (aunque no en todas las calicatas aparece), bajo las que aparecen las gravas del conglomerado de Lima correspondientes a la unidad geotécnica GP-s. El nivel freático ha sido reconocido en todas las calicatas a una profundidad comprendida entre 10,6 y 11,4 metros

Los perfiles estratigráficos de las diferentes parcelas presentan espesores de rellenos superficiales. De ninguna de las maneras las cimentaciones deberán apoyar sobre dichos materiales dado su carácter heterogéneo y por tratarse de suelos inestables. Siempre se deberán retirar y asegurarse de que las cimentaciones no apoyan sobre dichos materiales.

Por tanto, las cimentaciones se tendrán que realizar siempre sobre los materiales de las unidades CL/SP y GP-S. Según las prospecciones realizadas, los materiales presentes en las parcelas de los patios de taller corresponden a los materiales caracterizados a lo largo de toda la zona de afección de la Línea 3 del Metro de Lima y Callao, por lo que para los cálculos de carga admisible y asientos se emplean las propiedades características las cuales se muestran en la siguiente tabla.

Terreno de apoyo

Densidad (kN/m3)

c' (kPa)

'

E (MPa)

CL/SP

Patio Talleres Sur en GP-s

Dimensiones

Capacidad de carga

Terreno de apoyo

B (m)

L (m)

Cota cimentación

>2,0 m

Estado límite (MPa)

Estado límite de servicio (MPa) para asiento menor de 2,5 cm

Estado límite extremo (MPa)

Asiento (cm)

>2,0 m

3.5

>2,0 m

4.2

>2,0 m

4.9

>2,0 m

5.3

Estudio de Preinversión a Nivel de Factibilidad Capítulo I: Resumen Ejecutivo

Propiedades geomecánicas de los grupos geotécnicos para el cálculo de cimentaciones.

15,3 14 26 40 GP-S 22.1 20 38 200

Como se ha dicho anteriormente, las cimentaciones deberán ejecutarse siempre sobre las unidades geotécnicas CL/SP y GP. No obstante, se recomienda que todas las cimentaciones apoyen directamente sobre las gravas en matriz areno-limosa sin plasticidad de la unidad GP- S, por presentar ésta unas características geotécnicas mucho mejores que los limos y arenas de la unidad geotécnica CL/SP, aunque ello suponga la excavación en las zonas de cimentación hasta una profundidad mayor

Las capacidades de carga estimadas en este capítulo no son definitivas, debiendo ser estimadas una vez que se definan las dimensiones reales de las fundaciones.

Según los perfiles estratigráficos deducidos en el caso del Patio de Cocheras Sur, las cimentaciones se podrán resolver mediante cimentaciones de tipo directo que apoyen sobre las gravas “sueltas” con matriz areno limosa del grupo geotécnico GP-S.

Así, en la siguiente tabla se presentan las condiciones de cimentación estimadas para diferentes dimensiones de zapatas que apoyen sobre la unidad geotécnica GP-S para esta parcela.

Condiciones de cimentación para la parcela Sur.

4 GP-s 5 8

2 1.2 6.3 <1 4 1.2 7.1 <2 5 1.2 7.5 2.39 8 0.75 8.7 2.39

10 10 0.6 9.5 2.39

Según los perfiles estratigráficos deducidos para la zona de cocheras Norte, las cimentaciones se podrán resolver mediante cimentaciones de tipo directo que apoyen sobre las gravas “sueltas” con matriz areno limosa del grupo geotécnico GP-S o sobre la arcillas limosas y limos arenosos de la unidad CL/SP. No obstante se recomienda la cimentación directa sobre las gravas de la unidad GP.

Así, en las siguientes tablas se presentan las condiciones de cimentación estimadas para diferentes dimensiones de zapatas que apoyen sobre las unidades geotécnicas GP-S y CL/SP para esta parcela.

Patio Talleres Norte en CL/SP

Dimensiones

Capacidad de carga

Terreno de apoyo

B (m)

L (m)

Cota cimentación

>2,0 m

Estado límite (MPa)

Estado límite de servicio (MPa) para asiento menor de 2,5 cm

Estado límite extremo (MPa)

Asiento (cm)

>2,0 m

0.56

0.61

>2,0 m

0.63

>2,0 m

0.71

>2,0 m

0.76

Patio Talleres Norte en GP-s

Dimensiones

Capacidad de carga

Terreno de apoyo

B (m)

L (m)

Cota cimentación

Estado límite (MPa)

Estado límite de servicio (MPa) para asiento menor de 2,5 cm

Estado límite extremo (MPa)

Asiento (cm)

>2,0 m

3.5

>2,0 m

4.2

>2,0 m

4.9

>2,0 m

5.3

Estudio de Preinversión a Nivel de Factibilidad Capítulo I: Resumen Ejecutivo

Condiciones de cimentación para la parcela Norte sobre la unidad CL/SP

CL/SP

22 0.25 44 0.3 5 5 0.25 88 0.15 10 10 0.12

0.99 <1 1.01 2.39 1.13 2.5 1.27 2.39 1.36 2.39

Condiciones de cimentación para la parcela Norte sobre la unidad GP-s

GP-s

1.2 1.2 1.2

2 2
4 4
5 5
88 0.75

10 10 0.6

6.3 <1 7.1 <2 7.5 2.39 8.7 2.39 9.5 2.39

4.4.2.3 Hidrogeología

La zona de estudio afecta al denominado acuífero de Lima, el cual está conformado por los acuíferos de los valles Rímac y Chillón. El flujo de la napa del Chillón sigue la dirección noreste-suroeste y, el flujo de la napa del Rímac, va de este a oeste. Ambos se unen a la altura del aeropuerto Jorge Chávez y siguen luego una dirección este-oeste, hacía el mar.

Localmente, el reservorio acuífero está constituido por depósitos aluviales del Cuaternario reciente de los valles Rímac y Chillón dando lugar a un acuífero libre.

Estos depósitos están compuestos por cantos rodados, gravas, arenas y arcillas, intercalados en estratos y/o mezclados entre sí. El área de alimentación de este acuífero recoge las aguas de las cuencas de dichos ríos,

La litología de estos depósitos comprende conglomerados, arenas con diferentes granulometrías y en menor proporción limos y arcillas. Todos estos niveles se intercalan formando paquetes groseros y se interdigitan en lentejones de limos, arenas y arcillas

El acuífero tiene un ancho variable, cuyos sectores más estrechos corresponden a las partes altas de los valles, aguas arriba de Vitarte en el Rímac y de Punchauca en el Chillón. En estos lugares los depósitos aluviales tienen anchos aproximados de 1.5 Km.

El sector más amplio se encuentra en la parte baja donde se unen los depósitos aluviales del río Rímac con los del Chillón, alcanzando 27 Km de ancho en el litoral donde el flujo

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subterráneo descarga hacia el mar. En total, el reservorio acuífero de la Gran Lima tiene una extensión aproximada de 390 km2.

Su espesor saturado en la mayor parte del área varía entre 100 y 300 m, alcanzando mayores espesores (400 a 500 m) en la costa del distrito de La Perla. Sin embargo, todo este espesor saturado no es aprovechable debido a que una parte del acuífero presenta escasa o nula permeabilidad.

El flujo subterráneo en el valle del Chillón se produce de Noreste a Suroeste, siguiendo la misma dirección del río Chillón hasta la altura del cerro Oquendo en donde por la presencia de los afloramientos rocosos se desvía en dirección Noroeste a Sureste llegando hasta la confluencia con el acuífero del Rímac a la altura de los cerros Mulería y La Milla en el distrito de San Martín de Porres

Las aguas subterráneas del valle del Chillón fluyen en el sentido norte-sur, siguiendo la dirección del río Chillón con dirección al océano Pacífico, donde finalmente descarga.

Debido a la sobreexplotación local en el sector comprendido entre los cerros Mulería, La Milla y de La Punta se ha presentado una depresión hidráulica encontrándose el nivel freático por debajo del nivel del mar en un sector importante del acuífero del Rímac y en parte del acuífero del Chillón, quedando expuestos a problemas de intrusión marina. En el sector de Villa, también se observan riesgos de intrusión marina por encontrarse parte del nivel freático debajo del nivel del mar. Si bien es cierto que la Bibliografía indica problemas de Intrusión Marina en el sector de la Villa, este problema no afecta al trazado de la Línea 3 del Metro

En el valle del Chillón la profundidad del nivel freático variaba desde menos de 10 m en las proximidades del lecho del río y del litoral, hasta 60 m en la zona de Comas. Los sondeos realizados en la campaña geotécnica para el reconocimiento de la Línea 3 en las inmediaciones del cauce del Río Chillón han detectado el nivel freático a unas profundidades comprendidas entre 10 y 11 m.

Conforme el trazado se va separando el cauce del Río Chillón, hacia el Sur, la profundidad va aumentando progresivamente incluso hasta desaparecer. A partir del PP.KK 18+700 el nivel freático no se afecta hasta el PK 25+400 dónde el mismo se eleva bruscamente al ir aproximándose al cauce del Río Rímac bajo el cual la rasante de la línea proyectada llega a presentar una columna de agua sobre rasante de hasta 18.5 metros. No obstante, las prospecciones realizadas en Tacna (PF-1 a 3) no han detectado el nivel freático por lo que éste debe descender bruscamente de nuevo.

Según la bibliografía consultada en el valle del Río Rímac, el nivel freático se sitúa en la zona de Villa a unos 100 m. Hacia el norte la profundidad varió entre 50 y 90 m. Las zonas más deprimidas se encuentran en el distrito de La Victoria (100 m) y en Mayorazgo en Ate (90 m).

Sin embargo, se tienen evidencias que en algunas zonas de Carabayllo y San Diego, dichos niveles son muy superficiales (a menos de 1.00m), así como en las inmediaciones del Aeropuerto Internacional "Jorge Chávez".

Las principales fuentes de recarga de la napa freática son las filtraciones de agua que se producen a través del lecho de los ríos Rímac y Chillón, así como desde los canales de regadío y áreas que aún se encuentran bajo riego (parques, jardines y parcelas). También contribuyen los flujos sub- superficiales provenientes de las partes altas de ambos valles, además de las pérdidas por fugas desde los sistemas de distribución de agua en las áreas urbanas. Dada la reducción de las áreas bajo riego por el progresivo cambio de uso de las tierras de agrícola a urbana, las fuentes de recarga han disminuido significativamente.

El monitoreo de la explotación de las aguas subterráneas con pozos de SEDAPAL entre 1955 y 1997, en relación con el comportamiento del nivel freático, ha permitido comprobar que al

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incrementar la explotación de las aguas subterráneas el nivel freático desciende progresivamente. Según la tendencia de los últimos 25-30 años, hasta 1997, el descenso promedio es de 1,5 metros al año.

En el valle del Chillón, el descenso del nivel freático fue de 10 a 20 m, es decir, a razón de 1 a 2 m/año, mientras que en el valle del Rímac la depresión fue más intensa, variando de 10 a 50 m, es decir, a razón de 1 a 5 m/año. En las zonas más deprimidas se encuentran unas aguas arriba del cerro El Agustino, sobre la margen izquierda hasta las proximidades de la urbanización Mayorazgo, y otra entre Surquillo y La Victoria.

En vista de que los acuíferos de los valles Rímac y Chillón se encontraban en estado de desequilibrio y conociendo el caudal máximo que se debería extraer, a partir de 1997 se emprendieron algunas acciones tendentes a lograr el equilibrio y recuperación progresiva de las reservas explotables.

Así en la mayor parte de los acuíferos Rímac y Chillón, se han producido recuperaciones de 1 a 15 m, a razón de aproximadamente 0,25 m a 3,75 m/año. Sin embargo, aún existen algunas zonas con tendencia al descenso del nivel, pero con menor intensidad (2 m a 10 m) Tal es el caso de los distritos de Puente Piedra (0,5 m/año), Surquillo (0,5 a 1,3 m/año) y Ate (1,3 a 2,5 m/año).

Además, en los pozos de inyección/bombeo realizados en el plan de recarga artificial se han realizado pruebas de bombeo que han permitido estimar los valores de transmisividad y permeabilidad del acuífero. Los resultados de dichos ensayos han obtenido un valor medio de la transmisividad de 2,02 E-02 m2/s y una permeabilidad promedio de 3,76 E-04 m/s.

A partir de los niveles freáticos detectados en las calicatas y perforaciones realizadas durante las campañas geotécnicas, más los recopilados de los diferentes proyectos consultados se han podido establecer un nivel freático.

A la vista de los reconocimientos que se van finalizando, los niveles de agua se sitúan próximos a superficie (< 10 m) entre el inicio del trazado en el PK 10+000 y el PK 11+000 de forma que van disminuyendo paulatinamente hacia el Sur.

• 10+000 a 13+250 • 15+700 a 18+800 • 25+400 a 26+900 • 35+400 a 35+600

Litotipo

Max

Min

Promedio

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Con los ensayos de permeabilidad realizados y recopilados en las perforaciones diamantinas, se han establecido las permeabilidades características de los diferentes grupos geotécnicos los cuales se presentan en al siguiente tabla.

Resumen de permeabilidades adoptadas para los distintos litotipos.

SM CL-ML

k (m/s)

2.68E-04 1.54E-06 1.23E-03

1.72E-07 3.55E-07 1.23E-03

5.40E-05 9.48E-07 1.23E-03

El valor de permeabilidad obtenido en el litotipo CL-ML es anormalmente alto y no se considera representativo de un material fundamentalmente arcillo-limoso. Así, de forma conservadora, se ha considerado para el litotipo CL-ML como para el litotipo CL/SP la misma permeabilidad que para el litotipo SM

De acuerdo a los valores obtenidos, es posible clasificar el acuífero según la Clasificación de Custodio y Llamas 1983 expuesta en el siguiente gráfico, los materiales del litotipo GP, se clasifica como un acuífero permeable de regular a bueno, mientras que los niveles de arenas corresponderían a un medio poco permeable.

En el Tramo Sur de la Línea 3 del Metro de Lima, se ha identificado un amplio afloramiento de la Formación Pamplona. Además, estos materiales han sido detectados en profundidad mediante calicatas manuales y un sondeo mecánicos de modo que la excavación de la línea de metro los afectará entre los PP:KK 41+800 y 42+200 aproximadamente.

Dicho macizo rocoso corresponde a un afloramiento de la Formación Pamplona de edad Cretácico Inferior-Medio y que está constituido fundamentalmente lutitas con alternancias de bancos y capas de rocas de limolitas, margocalizas y calizas

De cara a caracterizar la permeabilidad del macizo rocoso se han realizado tres ensayos de permeabiliad Lugeon a diferentes profundidades habiendo obtenido permeabilidades medias hasta una profundidad de 15 de 6E-07 m/s, 5.7 Unidades Lugeon (U.L.) correspondientes a un material permeable según la clasificación de Olalla y Sopeña (1991) al corresponder a la zona más fracturada existiendo un flujo turbulento.

A partir los 15 metros, los ensayos indican un flujo de dilatación en el que se obtiene una permeabilidad media de 6.9E-08 m/s (0.6 U.L.) clasificándose como un material muy impermeable.

A la vista de los resultados, con cargas de aguas máximas sobre rasante en los tramos entre pantallas de menos de 20 m, el agotamiento de los niveles sería posible para el litotipo GP, el de mayor incidencia en las construcciones proyectadas.

En estas condiciones se cree que la excavación de los sectores en Cut & Cover podrán realizarse mediante agotamientos, quizá complementados con compartimentaciones mediante paneles de bentonita, sin necesidad de recurrir a la realización de complejos tapones de fondo. Este aspecto tiene también especial trascendencia a la hora de seleccionar equipos de perforación mecánica, por la influencia que el mismo tiene en la eficacia de los lodos de estabilización del frente.

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Otro aspecto a tener en cuenta en el diseño de los tramos entre pantallas que se verán afectados por el nivel freático se debe a la posible generación de procesos de sifonamiento por efecto de la diferencia de cotas del nivel freático a ambos lados de la pantalla así como por el tipo de materiales presentes. Este aspecto deberá tenerse en cuenta en el diseño estructural de las pantallas, debiendo recurrir a empotramientos de pantalla lo suficientemente elevados como para evitar dicho fenómeno o mediante la ejecución de tratamientos en el fondo de excavación entre pantallas.

Además, según el modelo de flujo realizado, éstos se restituirán una vez que la construcción del túnel de línea se realice e impermeabilice sin incidir en su dirección y distribución. En el caso de las estación entre pantallas, se han estimado los caudales afluentes a los fondos de excavación de las diferentes fases de excavación, con las cautelas antes referidas, y se ha comprobado que los el flujo se restituye una vez que se dispone la losa de fondo.

En cuanto a la agresividad de las aguas, según los valores indicados en esta normativa de edificación, y considerando los ensayos realizados en las prospecciones realizadas para el reconocimiento de la Línea 3 del Metro de Callao y Lima, los concretos tendrán una exposición severa por presencia de sulfatos en las aguas freáticas, por lo que en la obras de la Línea 3 debiendo emplear cemento de Tipo V en las actuaciones previstas así como tenerse en cuenta en los diseños.

4.4.2.4 Estudio de peligro sísmico

La zona donde se ubica el proyecto, presenta una alta actividad sísmica como producto de la interacción de la placa de Nazca con la Sudamericana. Los sismos más importantes ocurridos durante el periodo histórico e instrumental son los de Lima del 28 de octubre de 1746, 17 de octubre de 1966 (8.1 Mw) y 3 de octubre de 1974 (8.1 Mw); de Chimbote del 31 de mayo de 1970 (7.9 Mw) Ocoña 2001 (Intensidad VIII) y de Pisco del 15 de agosto del 2007 (8.0 Mw). (a partir de varias fuentes entre las que se incluye el Informe No3 Estudio de Microzonificación Sísmica del distrito de Breña elaborado por la Universidad Nacional de Ingeniería Facultad de Ingeniería Civil y el Centro Peruano-Japonés de Investigaciones Sísmicas y Mitigación de Desastres

Por tanto, el análisis sísmico es determinante en el predimensionamiento geotécnico.
Para la estimación de las acciones sísmicas se ha tenido en cuenta la siguiente normativa:

• Norma Técnica E.030 Diseño Sismo-Resistente, 2016. SENCICO.
• Manual de Diseño de Puentes, 2003. Dirección General de Caminos y Ferrocarriles

del Ministerio de Transportes y Comunicaciones. • Norma AASHTO LRFD 2010.

Según Norma Técnica E.030 Diseño Sismo-Resistente, el territorio del Perú se divide en cuatro zonas, las cuales están basadas en la distribución espacial de la sismicidad observada, las características generales de los movimientos sísmicos y la atenuación de éstos con la distancia epicentral, así como en información neotectónica. En el gráfico siguiente se muestran las distintas zonas sísmicas.

ZONA

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A cada zona le corresponde un factor Z según se indica en siguiente tabla:

Factores de Zona

1 0.10 2 0.25 3 0.35 4 0.45

Mapa nacional de zonas sísmicas. Norma Técnica E.030 (2016).

Fuente: Norma Técnica E.030 Diseño Sismo-Resistente

Este factor “z” se interpreta como la aceleración máxima del terreno con una probabilidad de 10 % de ser excedida en 50 años.

En cuanto a las condiciones locales, para los efectos de esta Norma, los perfiles de suelo se clasifican tomando en cuenta las propiedades mecánicas del suelo, el espesor del estrato, el

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período fundamental de vibración y la velocidad de propagación de las ondas de corte. A continuación se definen los distintos perfiles considerados en la norma:

• Perfil Tipo S0: Rocas Dura

A este tipo corresponden las rocas sanas con velocidad de propagación de ondas de corte Vs mayor que 1500 m/s. Las mediciones deberán corresponder al sitio del proyecto o a perfiles de la misma roca en la misma formación con igual o mayor intemperismo o fracturas. Cuando se conoce que la roca dura es continua hasta una profundidad de 30 m, las mediciones de la velocidad de las ondas de corte superficiales pueden ser usadas para estimar el valor de Vs.

• Perfil Tipo S1: Rocas o Suelos Muy Rígidos

A este tipo corresponden las rocas con diferentes grados de fracturación, de macizos homogéneos y los suelos muy rígidos con velocidades de propagación de onda de corte Vs, entre 500 m/s y 1500 m/s, incluyéndose los casos en los que se cimienta sobre:

Roca fracturada, con una resistencia a la compresión no confinada qu mayor o igual que 500 kPa (5 kg/cm2).
Arena muy densa o grava arenosa densa, con N60 mayor que 50.
Arcilla muy compacta (de espesor menor que 20 m), con una resistencia al corte en condición no drenada Su mayor que 100 kPa (1 kg/cm2) y con un incremento

gradual de las propiedades mecánicas con la profundidad.

• Perfil Tipo S2: Suelos Intermedios

A este tipo corresponden los suelos medianamente rígidos, con velocidades de propagación de onda de corte Vs, entre 180 m/s y 500 m/s, incluyéndose los casos en los que se cimienta sobre:

Arena densa, gruesa a media, o grava arenosa medianamente densa, con valores del SPT N60, entre 15 y 50.
Suelo cohesivo compacto, con una resistencia al corte en condiciones no drenada Su, entre 50 kPa (0,5 kg/ cm2) y 100 kPa (1 kg/cm2) y con un incremento gradual de las propiedades mecánicas con la profundidad.

• Perfil Tipo S3: Suelos Blandos
Corresponden a este tipo los suelos flexibles con velocidades de propagación de onda de

corte Vs, menor o igual a 180 m/s, incluyéndose los casos en los que se cimienta sobre:

Arena media a fina, o grava arenosa, con valores del SPT N60 menor que 15.
Suelo cohesivo blando, con una resistencia al corte en condición no drenada Su, entre 25 kPa (0,25 kg/cm2) y 50 kPa (0,5 kg/cm2) y con un incremento gradual de

las propiedades mecánicas con la profundidad.
Cualquier perfil que no correspondan al tipo S4 y que tenga más de 3 m de suelo

con las siguientes características: índice de plasticidad PI mayor que 20, contenido de humedad ω mayor que 40%, resistencia al corte en condición no drenada Su menor que 25 kPa.

• Perfil Tipo S4: Condiciones Excepcionales

A este tipo corresponden los suelos excepcionalmente flexibles y los sitios donde las condiciones geológicas y/o topográficas son particularmente desfavorables, en los cuales se requiere efectuar un estudio específico para el sitio. Sólo será necesario considerar un perfil tipo S4 cuando el Estudio de Mecánica de Suelos (EMS) así lo determine.

Perfil

N60

Coeficiente de Aceleración

Zona Sísmica

La Tabla resume valores típicos para los distintos tipos de perfiles de suelo:

Clasificación de los Perfiles de Suelo

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S0 S1 S2 S3

>1500 m/s
500 m/s a 1500 m/s 180 m/s a 500 m/s <180 m/s

- >50 15 a 50 <15

-
>100 kPa
50 kPa a 100 kPa 25 kPa a 50 kPa

Según la norma E.030, la zona de estudio se ubica en la zona 3 con un factor z=0.4g para un periodo de retorno de 475 años y se corresponde con un perfil de suelo tipo S3.

Por otro lado el Manual de Puentes (2003), a diferencia de la norma E.030 establece cuatro zonas de comportamiento sísmico de acuerdo con la siguiente tabla:

Factores de Zona

A≤0.09 0.09<A≤0.19 0.19<A≤0.29 0.29>A

1 2 3 4

Dichas zonas se definen según el mapa de isoaceleraciones, mostrado en el Gráfico n° 8, para un 10% de nivel de excedencia para 50 años de vida útil, equivalente a un periodo de retorno de aproximadamente 475 años. Igualmente se incluye el mapa de isoaceleraciones para un 10% de Excedencia en 100 años que corresponde a un periodo de retorno aproximado de 950 años, mostrado en el gráfico n° 9.

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Distribución de Isoaceleraciones para un 10% de Excedencia en 50 años. Jorge Alva, Jorge Castillo (1993)

Fuente: Universidad Nacional de Ingeniería

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Distribución de Isoaceleraciones para un 10% de Excedencia en 100 años. Jorge Alva, Jorge Castillo (1993)

Fuente: Universidad Nacional de Ingeniería

Coeficiente de Sitio	Tipo de perfil de suelo
	I	II	III	IV

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Condiciones Locales:

Para considerar la modificación de las características del sismo como resultado de las distintas condiciones de suelo, el Manual de Puentes establece el coeficiente de sitio definido según cuatro perfiles de suelo:

Factores de Zona

S 1.0 1.2 1.5 2.0

Las características de cada tipo de suelo se establecen a continuación:

• Suelo perfil tipo I

Roca de cualquier característica descripción, o arcilla esquistosa o cristalizada en estado natural tales materiales pueden ser descritos por velocidades de ondas de corte mayores a 760 m/s.

Condiciones de suelo rígido donde la profundidad de suelo es menor a 60 m y los tipos de suelos sobre roca son depósitos estables de arenas, gravas o arcillas rígidas.

• Suelo de perfil tipo II

Es un perfil compuesto de arcilla rígida o estratos profundos de suelos no cohesivos donde la altura de suelo no excede los 60 m, y los suelos sobre las rocas son depósitos estables de arenas, gravas o arcillas rígidas.

• Suelo perfil tipo III

Es un perfil con arcillas blandas a medianamente rígidas y arenas, caracterizado por 9 m o más de arcillas blandas o medianamente rígidas con o sin capas intermedias de arena u otros suelos cohesivos.

• Suelo perfil tipo IV

Es un perfil con arcillas blandas o limos cuya profundidad es mayor a los 12 m.

Para la zona de estudio, el coeficiente de aceleración “A” ha sido determinado de los mapas de isoaceleraciones con un 10% de nivel de excedencias para 50 años de vida útil, equivalente a un periodo de recurrencia de 475 años, y con un 10% de excedencia para 100 años, equivalente a un periodo de retorno de 950 años lo que corresponde a coeficientes de aceleración de 0.44 g y 0.52g respectivamente. En cuanto a las condiciones locales, el perfil de suelo es de Tipo III por lo que el coeficiente de sitio (S) es 1,5.

Aceleración horizontal máxima de diseño
	Norma de aplicación	IBC 2009	AASHTO

Aceleración horizontal máxima de diseño
	Norma de aplicación	IBC 2009	AASHTO

Aceleración horizontal máxima de diseño
	Norma de aplicación	IBC 2009	AASHTO

Aceleración horizontal máxima de diseño
	Norma de aplicación	IBC 2009	AASHTO

Aceleración horizontal máxima de diseño
	Norma de aplicación	IBC 2009	AASHTO

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4.4.2.4.1 Parámetros de aceleración sísmica a emplear en las diferentes estaciones

A partir de las tablas descritas anteriormente se muestran los parámetros característicos de cada estación, dependiendo del terreno afectado y del tipo de estructura a analizar, así como el periodo de retorno a considerar.

Parámetros característicos de diseño desde la Estación de El Álamo hasta Caqueta.

Tipo de suelo

Periodo de retorno (años)
Tipo B (roca)
Tipo C (suelo muy denso o roca blanda
Tipo D - suelo rígido

475 1000 0.407 0.514 0.478 0.620 0.559 0.714

Parámetros característicos de diseño desde la Estación de Tacna hasta Garcilaso de la Vega.

Tipo de suelo

Periodo de retorno (años)
Tipo B (roca)
Tipo C (suelo muy denso o roca blanda
Tipo D - suelo rígido

475 1000 0.406 0.514 0.477 0.622 0.561 0.715

Parámetros característicos de diseño desde la Estación Central hasta Parque Reducto.

Tipo de suelo

Periodo de retorno (años)
Tipo B (roca)
Tipo C (suelo muy denso o roca blanda
Tipo D - suelo rígido

475 1000 0.404 0.412 0.478 0.623 0.558 0.711

Parámetros característicos de diseño desde la Estación Panamá hasta Alejandro Velasco.

Tipo de suelo

Periodo de retorno (años)
Tipo B (roca)
Tipo C (suelo muy denso o roca blanda
Tipo D - suelo rígido

475 1000 0.405 0.514 0.478 0.623 0.558 0.711

Parámetros característicos de diseño desde la Estación Las Gardenias hasta Juana Alarco

Tipo de suelo

Periodo de retorno (años)
Tipo B (roca)
Tipo C (suelo muy denso o roca blanda
Tipo D - suelo rígido

475 1000 0.402 0.510 0.480 0.625 0.558 0.711

Cantera

Coordenadas

Distancia a Estación Central (km)

Observaciones

Huarangal

Gloria

Jicamarca

Se han inventariado un total de 3 canteras cuya localización y distancia de la zona de proyecto se presenta en la siguiente tabla, así como una cantera que puede emplearse como botadero (Cantera Huarangal).

279845
298677

293763

8691986
8670537

8677115

39,65 23,18

26,37

Puede servir como botadero

Puede servir subalasto y balasto y como agregado de concreto

Puede servir subbalasto y balasto

Ubicación de las canteras inventariadas

Estudio de Preinversión a Nivel de Factibilidad Capítulo I: Resumen Ejecutivo

4.4.2.5 Canteras y fuentes de Agua 4.4.2.5.1 Estudio de canteras

Las distancias indicadas están referenciadas a la situación de la Estación Central.

La cantera Huarangal, geológicamente está compuesta por la formación Quilmana, constituida por depósitos volcánicos sedimentarios de tipo andesítico, el mismo que presenta colores gris verdosos y textura porfirítica. Tiene un direccionamiento noroeste, en contacto con el Batolito de la Costa; por intemperismo adquieren tonalidades pardas rojizas a amarillentas. Esta unidad presenta seudo estratificaciones, visibles en algunos sectores del área de estudio, formando colinas de pendiente moderada a abrupta, de rocas fracturadas y con escasa cobertura eólica

La cantera Gloria explota cuerpos tonalítico-dioríticos. Estas rocas presentan, en muestras de mano, un color gris oscuro, textura holocristalina de grano medio variando a grueso y destacando las plagioclasas blancas dentro de una masa oscura. Las tonalitas, por la dureza del cuarzo, están asociadas a topografías agudas (recortadas), con estructuras tabulares debido al diaclasamiento, cuyo rumbo general es norte-sur, variando a veces a noroeste- sureste.

La cantera UNICON-JICAMARCA encuentra dentro de la Superunidad de Santa Rosa, se emplazan con posterioridad a los gabros y dioritas de la Superunidad Patap y Paccho a los que intruye con contactos definidos y casi verticales. Asimismo intruye a las secuencias mesozoicas del grupo Casma (sedimentos cretáceos y volcánicos).

Esta cantera explota cuerpos tonalita-granodiorítias que se caracterizan por su color gris claro, textura equigranular, halocristalina de grano medio.

4.4.2.5.1.1 Ensayos de laboratorio 4.4.2.5.1.1.1 Cantera La Gloria

Las principales características de la explotación se detallan a continuación:

• Coordenadas E : 0298677 N : 8670537

• Propietarios: Empresa FIRTH INDUSTRIES PERU S.A

• Evaluación: Explotación comercial que ofrece tres materiales designados como Piedra, Arena y Afirmado.

Estudio de Preinversión a Nivel de Factibilidad Capítulo I: Resumen Ejecutivo

• Distancia hasta la obra: 23,18 Km.

• Reservas: Suficientes para cubrir las necesidades de proyecto.

• MétododeExplotación:Porserunacanteradetipocomercialseemplearásolamente camiones y volquetes.

En los certificados de calidad se muestra que el valor de CBR para afirmado es 100% además que los materiales que conforman esta cantera son N.P (No Plásticos).

Esta cantera produce y suministra áridos para bases granulares y agregados, tanto gruesos como finos, para concretos. Sus productos se llevan empleando con mucha frecuencia y desde hace mucho tiempo en toda la zona de Lima, así como para todo tipo de infraestructuras, incluida la que es objeto de estudio en este informe.

Los resultados de los ensayos de laboratorio se muestran en la siguiente tabla, contando con un total de 7 muestras. La cantera no ha permitido la realización de prospecciones en sus instalaciones, ni permitido la toma de muestras para su ensayo en laboratorio ni ha cedido ensayos de laboratorio propios.

Cantera

Vía Parque Rimac

Procedencia Proyecto Nuevas Vías de Lima

Muestra

Muestra para evaluación de su empleo como base granular y agregado para concretos. Base granular Agregado Arena chancada Confitillo Arena gruesa

24 - 18 - -

Límites de Atterberg

NP - NP - -

USCS

GM - - - -

Clasificación

AASHTO

A-1-a(0) - - - -

s (kN/m3)

22,56 - - - -

W (%)

6,1 - - - -

Compactabilidad

CBR

118,1 - - - -

Hinchamiento (%)

0----

Agregado Grueso

- 27,4 - - 27,9

Gravedad específica (kN/m3)

Agregado Fino

-----

Absorción (%)

Agregado Grueso

0,82 1 - - 0,5

Agregado Fino

0,67 - - - -

Desgaste de los Ángeles (%)

18 13 - - -

Pérdida por Ataque Sulfato de Mg (%)

- 3 - - 16

Cubrimiento de los agregados (stripping) (%)

- >95 - >95 -

Índice durabilidad de agregados (%)

- 57,2 - - -

Terrones de arcilla (%)

- - - - 0,39

Sulfatos solubles (ppm)

-----

Cloruros solubles (ppm)

-----

Sales soluble totales (ppm)

1362 366 366 - -

Módulo de fineza

-- --

Contenido en finos

14,2 - 8,3 - -

Equivalente de arena (%)

31 - 74 - -

Angularidad del agragado fino (%)

- - 42,3 - -

Partículas chatas y alargadas (%)

0 2,7 - - -

Partículas fracturadas

Más de una cara (%)

93,4 - - 100 -

Dos o más caras (%)

87,9 - - 100 -

Estudio de Preinversión a Nivel de Factibilidad Capítulo I: Resumen Ejecutivo

Ensayos de laboratorio sobre muestras de la cantera La Gloria.

Arena Piedra D-01 D-02

---- ---- ---- ---- ----

---- ---- ---- ---- ---- ---- ---- ---- ----
- - 4,23 12,49 ---- ----

0,49 0,26 - - 3919 3019 - - 2810 2475 - -

---- ---- ---- ---- ---- ---- ---- ----

Recopilado de NVL, 2013 (Anexo 3.8)
Recopilado de Proyecto Vía Parque Rimac, (Anexo 3.8)

De los ensayos de laboratorio disponibles, se deduce que la cantera La Gloria puede suministrar material adecuado para su uso como base granular así como para rellenos (con menores requisitos).

El material para usarse como agregado de la mezcla asfáltica del pavimento deberá cumplir con los requerimientos de las especificaciones técnicas para obras viales (EG – 2000), indicados antes indicadas, por lo que para este uso se requiere un aditivo mejorador de la adherencia.

Con los resultados realizados sobre las muestras, se deduce que el material de esta cantera también es adecuado para ser utilizado como agregado de concreto.

Además, atendiendo al valor en los ensayos de desgaste de los ángeles disponibles del material de esta cantera, de 12,2%, y la naturaleza de las rocas explotadas, tonalitas y dioritas,

CANTERA HUARANGAL

Estudio de Preinversión a Nivel de Factibilidad Capítulo I: Resumen Ejecutivo

esta cantera podría suministrar material válido como subbalasto y balasto, aunque este uso se deberá comprobar con ensayos de laboratorio de contraste para confirmarlo.

4.4.2.5.1.1.2 Cantera Huarangal

Las principales características de la explotación se resumen a continuación:

Ubicación: Av. José Saco Rojas s/n. En el km 8.4 de la carretera IPEN-Carabayllo.
Coordenadas: E 279845: N : 8691986
Propietarios: Consorcio Vallarán Minerales La Gloria
Evaluación: Explotación comercial que ofrece tres materiales designados como Piedra y Arena.
Distancia hasta la obra: 39,65 Km.
Reservas: Suficientes para cubrir las necesidades de proyecto.
MétododeExplotación:Porserunacanteradetipocomercialseemplearásolamente camiones y volquetes.

Esta cantera se propone como botadero para el depósito de los materiales excedentes de las excavaciones previstas.

Descripción de la cantera Huarangal, uso de los materiales y tratamientos requeridos.

Ubicación Acceso Potencia Propietario Material Explotación Usos

Av. José Saco s/n – Carretera IPEN-Carabayllo Pavimentado, en buen estado.
Cubre las necesidades del proyecto Consorcio Vallarán Minerales La Gloria Piedra y Arena.
De uso comercial/solo camiones volquetes. R

Tratamientos

Z M Tp Ts L A F

Rendimiento (%)
Observación: También se denomina Cantera Los Primos

4.4.2.5.1.1.3 Cantera Jicamarca
Las principales características de la explotación se detallan a continuación:

Ubicación: Acceso pavimentado, Avenida Cajimarquilla km 6, Lurigancho, Chosica
Coordenadas: E 293763, N 8677115
Propietarios: Empresa AGRECOM
Evaluación: Explotación comercial que ofrece tres materiales, piedra, afirmado y arena lavada
Distancia hasta la obra: 28.5 km
Reservas: Suficientes para cubrir las necesidades de proyecto.
Método de Explotación: Cantera tipo comercial
Período de Explotación: Cualquier época del año

100

Cantera

Cantera Unicon Jicamarca

Aportados por Unicón Jicamarca para la Fase de Perfil de L-3

Realizados para la Fase de Perfil de L-3

Aportados por Unicón Jicamarca para la Fase de Perfil de L-3

Recopilado de L2. ATA 2011

Realizados para la Fase de Perfil de L-3

Procedencia

MS-5 (Balasto)

Agregado Grueso (Balasto)

MS-6 (Balasto)

MS-4 (Afirmado)

Muestra

Afirmado

Granulometría

Límites de Atterberg

Clasificación

Compactabilidad

Hinchamiento (%)	-	-	-	-	0	0	0
Agregado Grueso	27,67	27,57	27,4	27,5	27,3	27,64	27,5

Gravedad específica (kN/m3)

Agregado Grueso

0,8

0,7

0,9

0,8

1,3

Absorción (%)

Pérdida por Ataque Sulfato de Mg (%)

1,7

0,5

3,9

5,47

Caras de fractura

No tiene (sin triturar)

Estudio de Preinversión a Nivel de Factibilidad Capítulo I: Resumen Ejecutivo

En la siguiente tabla se muestran los resultados de los ensayos de laboratorio:

Ensayos de laboratorio sobre muestras de la cantera Unicon Jicamarca

%Gravas - - %Arena - - % Finos - -

LL - - LP - - IP - - USCS - - AASHTO - - s (kN/m3) - - W(%) - - CBR - -

Agregado Fino - - Agregado Fino - -

Desgaste de los Ángeles (%) 16,6 12,5 Terrones de arcilla (%) 0,35 0,3

Sulfatos solubles (ppm) - -

Cloruros solubles (ppm) - - Sales soluble totales (ppm) - - Módulo de fineza - - Contenido en finos - - Partículas deleznables - - Equivalente de arena (%) - - Materia orgánica - -

- - 47,7 - 52 - - 39,6 - 40

0,9 - - - - - - - -

- -

0 16 15 120 6,49 0,9 -

- -

0,6 - - - - - - - -

12,7 9,4 8 NP 18 NP NP NP NP NP NP NP GM GP-GM GW-GM

A-1-a A-1-a (0) 23,53 23,16

A-1-a (0) 23,2 4,21

4,1 5,1
110 189,2 113

27,57 - 28,1

7 1,1 - 0,84 - 19,9 23 22,7

0 - - - 21 - - - 12 - - - 193 - - -

7,53 - - - 0,6 - 9,4 2,6

- - 3,2
- - 33 48

- - -

Aceptable

Partículas chatas y alargadas (%) - -
Realizado para fase de Perfil Línea 3 (Anexo 2.11)

Aportado por Unicon Jicamarca para la fase de Perfil Línea 3 (Anexo 2.12) Recopilado de L2. ATA, 2011 (Anexo 3.8)

De los ensayos de laboratorio disponibles, se deduce que la cantera Jicamarca puede suministrar material adecuado para su uso como base granular así como para rellenos (con menores requisitos). No se recomienda su uso como agregado para mezclas asfálticas.

Con los resultados realizados sobre las muestras, se deduce que el material de esta cantera también es adecuado para ser utilizado como agregado de concreto.

A la vista de los resultados, los materiales de las muestras MS-5 y MS-6 podrían emplearse como subbalasto y balasto.

- - - 8,4

Estudio de Preinversión a Nivel de Factibilidad Capítulo I: Resumen Ejecutivo

4.4.2.5.1.2 Usos

Los mayores requerimientos de material para las actuaciones proyectadas corresponden a las necesidades de agregados para la elaboración de concretos. Los volúmenes necesarios para satisfacer las necesidades de balasto y subbalasto son mucho más reducidas, puesto que estos materiales únicamente se dispondrán en las zonas de los patios de taller al diseñarse la plataforma de la vía sobre placa a lo largo de los túneles y estaciones.

Las canteras inventariadas corresponden a dos de las más importantes de la región de Lima, siendo sus productos ampliamente empleados en todo tipo de infraestructuras por lo que su validez está corroborada por su continuo empleo a lo largo del tiempo.

A la vista de los ensayos de laboratorio realizados sobre muestras tomadas de las canteras que han permitido dicha toma, así como los resultados de los ensayos de laboratorio cedidos por las propias canteras, y los resultados de ensayos recopilados de otros proyectos consultados, los posibles usos para cada cantera son los que se muestran a continuación.

• Cantera La Gloria.

Relleno
Subbase granular
Base granular triturada
Agregado para concretos
Subbalasto, a falta de confirmación por ensayos de laboratorio de contraste.
Balasto, a falta de confirmación por ensayos de laboratorio de contraste.

• Cantera Huarangal • Relleno

• Cantera Jicamarca

Relleno
Subbase granular
Base granular triturada
Agregado para concretos
Subbalasto
Balasto

4.4.2.5.2 Estudio de fuentes

De acuerdo a las características de construcción, volumen y ubicación de las obras, las necesidades de agua se podrán cubrir con las aguas del río Chillón así como Rimac, y en los casos que no se alcancen los requisitos de calidad se cubrirán con agua potable de la red pública de suministro.

Por tanto, en función del punto de la obra, se adoptará como fuente de agua la del punto del río que por cercanía, accesibilidad y caudal resulte más adecuado.

4.4.2.5.2.1 Ensayos de laboratorio

Para la evaluación de las fuentes de agua correspondientes tanto al Río Chillón como al Río Rimac se han tomado muestras de agua y se han ensayado tanto en Fase de Perfil como en la Fase actual de Factibilidad. En la siguiente tabla se resumen los resultados de los ensayos de laboratorio efectuados.

Muestra

Sulfatos (ppm SO42-)

Cloruros (ppm Cl- )

Ion Magnesio (ppm)

Residuo seco (ppm)

Sales solubles totales (ppm)

Sólidos en suspensión (ppm)

Materia orgánica (ppm)

Alcalinidad (ppm)

FASE

Estudio de Preinversión a Nivel de Factibilidad Capítulo I: Resumen Ejecutivo

Resultados de ensayos químicos del agua del Río Chillón y Rimac

Perfil

Factibilidad

MA-01 MA-02 MA-03 MA-01 MA-02 MA-03 MA-01 MA-02 MA-03 MA-01 MA-02 MA-03

14,9 16,0 17,6 33,0 32,5 38,4

(ppm)

11,7 10,5 15,9 27,2 28,0 26,1

335,0 299,0 240,8 320,1 311,0 414,0

78,6 78,3 83,7 92,0 90,3 87,5

Ensayo

Río Chillón Río Rimac Río Chillón Río Chillón Río Chillón Río Rimac Río Rimac Río Rimac Río Chillón Río Chillón Río Chillón Río Rimac Río Rimac Río Rimac

315,1 110,0 7,8 81,5 29,0 7,6 244,9 15,1 7,7 189,0 19,7 7,7 285,0 24,3 7,7 431,0 24,6 7,7 410,0 25,0 7,7 499,0 31,6 7,7 117 56,12 8,1

129 48,73 8,16

150 52 7,87 211,13 113,41 8,11 216 92,17 8,11 121 63,81 8,12

C02 Ion (ppm) amonio

236 41,5

234 38,7 240,5 42,3

483 216,51 399,66 115 285 311

0,19 71 0,31 61,7 0,48 67,9 1,49 148 1,06 121,9 1,76 151,4

Como se puede comprobar, la gran mayoría de los resultados obtenidos de las muestras se sitúan dentro del rango establecido para poder ser empleadas en la formación de concretos. Únicamente, varios ensayos de pH han arrojado valores levemente superiores al máximo exigido (8).

No obstante, la calidad del agua puede variar en el tiempo debido a posibles vertidos aguas arriba, por lo que pueden tratarse de resultados anecdóticos.

Los resultados de los análisis químicos muestran que, a priori, se cumplen los requisitos para ser empleadas en obras de concreto y capas granulares del pavimento, no obstante, es conveniente que el agua a utilizar esté sujeta a controles de calidad periódicos y contar con certificados del análisis químico, según la Norma MTC-E716 y Norma Técnica NTP 339.088.

PARÁMETRO	VALOR
Tipo de Material Móvil	Metro pesado automático de 2,85 m de ancho por 140 m de longitud. Capacidad total de 1800 pas (6 pas/m2) – 72000 pas/h/s con 90 s de intervalo

El objeto del presente capítulo es describir el Trazado Geométrico previsto para las vías que componen de la Línea 3 de la Red Básica del Metro de Lima y Callao.

Dicho trazado es el resultado del estudio y análisis de detalle de la inserción en el entorno de la ciudad de los distintos elementos que lo componen, teniendo en cuenta las interferencias existentes por un lado y las condiciones constructivas por el otro, así como desde un punto de vista de la futura explotación.

Un mayor detalle se puede consultar en el capítulo 2, “Trazado”, del volumen 3, “Dimensionamiento de la Ingeniería a nivel de factibilidad”, del presente Informe.

4.5.1. Parámetros de diseño

Los parámetros de diseño utilizados se han basado en las condiciones requeridas en los TdRs, con apoyo en normas europeas y en la experiencia en otros proyectos de la misma tipología y magnitud.

Los parámetros básicos de diseño son los siguientes:

Velocidad de diseño Velocidad comercial

Distancia entre estaciones

Tiempo de parada en estación

Longitud y ancho de los andenes

Ancho de vía - Entre eje - Distancia anden a anden en parada
Diámetro interior y exterior del túnel en monotubo

Longitud mínima de elementos

Rmin (nominal-excepcional-absoluto (sin pasajeros))

Rmin en talleres y cocheras

Acuerdos verticales mínimos (nominal - excepcional)

Pendiente máxima

Pendiente en aparatos de vía (aconsejada - máxima)

Pendiente en estación (aconsejada - máxima)

Pendiente en patios, terceras vías y terminales (aconsejada - máxima)

Peralte máximo Insuficiencia de peralte máxima

Estudio de Preinversión a Nivel de Factibilidad Capítulo I: Resumen Ejecutivo

4.5. Trazado

Parámetros principales de diseño

80 km/h

35-40km/h

Entre 700 m y 2000 m. De media 1304 m.

Entre 25 s y 50 s según la demanda 150 m x 24-30 m (entre 4-7 m de ancho)

1,435 m - 3,80 m - 6,60 m

9,2 m - 10,0 m
20 m
300 m – 250 m – 90 m 100 m
3000 m – 1500 m 3,50 %
0% - 0,5 %
0% - 0,5 %
0% - 0,15 %

160 mm 100 mm

PARÁMETRO

VALOR

Variación de peralte máxima dz/ds

Aceleración transversal máxima no compensada

Sobreaceleración máxima (Jerk)

𝑣2 Aceleración vertical máxima 𝐾𝑣

4.5.2. Criterios de diseño

Estudio de Preinversión a Nivel de Factibilidad Capítulo I: Resumen Ejecutivo

2,5 mm/m a 80 km/h 0,68 m/s2
0,2 m/s3

0,2 m/s2

Para la realización del trazado se han tenido en cuenta las siguientes consideraciones esenciales:

Evitar la expropiación de subsuelo.
Terminales, estaciones, terceras vías y aparatos de vía en rectas.
Ubicación de las estaciones en puntos altos del trazado para evitar su inundación y facilitar el desagüe. Se ha tenido en cuenta también el ahorro de energía y el ahorro en pozos de desagüe.
Inicio de los acuerdos verticales a 50 m del extremo de la estación.
Evitar en lo posible el paso bajo edificios altos.
Evitar en lo posible la reposición de servicios y afección al tráfico durante las obras.

4.5.3. Secciones Tipo

La mayoría de la longitud del túnel se ejecutará con TBM con una sección circular de diámetro 9,26 m. La cota del carril estará a una altura aproximada de 6,64 m de la cota inferior de la sección circular de excavación.

En tramos específicos se realizarán excavaciones en C&C y m para la realización de obras especiales como Estaciones, Ramales de acceso a Talleres, Ingreso y Salida de TBM, Terceras Vías, Acceso y Fondos de Saco.

4.5.4. Estaciones

La línea 3 del Metro de Lima contará con 28 estaciones de las cuales 27 serán construidas en por el método de Cut & Cover una por un procedimiento mixto Caverna y Cut & Cover.

4.5.4.1 Ubicación y tipología

A continuación se muestran las ubicaciones de las estaciones con su P.K. y tipología correspondiente.

NOMBRE DE ESTACIÓN

TIPOLOGÍA

P.K. MEDIO (m)

INTERDISTANCIA (m)

Estudio de Preinversión a Nivel de Factibilidad Capítulo I: Resumen Ejecutivo

Ubicación y tipología de estaciones

25 26 27 28

EL ÁLAMO

HUANDOY
2 DE OCTUBRE
VILLA SOL
NARANJAL
CARLOS IZAGUIRRE
TOMÁS VALLE BARTOLOMÉ DE LAS CASAS JOSÉ GRANDA
CAQUETÁ
TACNA
GARCILASO DE LA VEGA CENTRAL
PARQUE DE LA RESERVA MUSEO DE HISTORIA NATURAL CÉSAR CANEVARO
CONDE DE SAN ISIDRO ARAMBURÚ
HUACA PUCLLANA PARQUE CENTRAL DE MIRAFLORES PARQUE REDUCTO PANAMÁ
JUANA ALARCO
CABITOS
ALEJANDRO VELASCO
LAS GARDENIAS
LOS HÉROES
PEDRO MIOTTA

Cut & Cover

Mixta: Caverna y Cut&Cover

Cut & Cover Cut & Cover Cut & Cover Cut & Cover

10+954,90 12+774,95 13+969,60 15+235,54 17+165,39 19+144,12 20+710,86 21+757,87 23+104,36 25+058,83 26+674,08 27+461,16 28+347,83 29+378,49 30+334,82 31+108,13 32+172,17 33+094,36 34+233,22 35+097,22 36+174,30 36+813,33 37+743,10 38+783,76

39+939,75 41+460,02 43+146,60 44+279,28

1850,05 1194,65 1265,94 1929,85 1978,73 1566,74 1047,01 1346,49 1954,47 1615,25 787,08 886,67 1030,66 956,33 773,31 1064,04 922,19 1138,86 864,00 1077,08 639,03 929,77 1040,66 1155,99

1520,27 1686,58 1132,68 Media = 1235,35

4.5.5. Patios-Taller

4.5.5.1 Características

Se ha establecido un patio taller al norte y un patio de estacionamiento al sur. Respecto al diseño geométrico las principales características son las siguientes:

• Radio mínimo en planta de 100 m

APARATO DE VÍA

P.K. (m)

Se han establecido sendos ramales de acceso a patios, para lo cual su inserción se ha situado a la mínima profundidad, en tramos rectos y rasante con pendiente < 0,15 % para facilitar la implantación de los aparatos de vía correspondientes.

4.5.6. Aparatos de vía

Los aparatos de vía que se pretendan utilizar serán de características estándares, siendo colocados en recta y en rampa de pendiente constante.

La geometría de los aparatos de vía de la línea principal es la siguiente:

• DESVÍO-R=190m-tgα=1/9
• ESCAPE-R=190m-tgα=1/9
• BRETELLE-R=300m-tgα=1/9

La posición de la totalidad de los aparatos de vía, se detalla a continuación:

Bretel R=300m TG 1/9

7+212,15 7+464,58 9+013,03 9+892,07 9+946,19 10+019,45 10+764,41 11+0.16,85 12+626,52 13+809,11 17+016,96 21+849,82 25+150,78 27+804,25 29+408,99 30+157,39 33+256,49

Posición aparatos de vía

Estudio de Preinversión a Nivel de Factibilidad Capítulo I: Resumen Ejecutivo

Separación de vías de 3,80 m
Pendiente máxima del 0 %
Aparatos de vía:
- Bretel tg 1/6
- Desvío R=100 m tg 1/6
- Desvío R=100 m tg 1/5
  
  4.5.5.2 Ramales de acceso

Bretel R=300m TG 1/9
Escape a derecha R=190m TG 1/9 Escape a derecha R=190m TG 1/9 Desvíos y cruzamiento Ramal Patio Norte Escape a derecha R=190m TG 1/9 Bretel R=300m TG 1/9
Bretel R=300m TG 1/9
Escape a derecha R=190m TG 1/9 Bretel R=300m TG 1/9
Escape a derecha R=190m TG 1/9 Bretel R=300m TG 1/9
Escape a derecha R=190m TG 1/9 Escape a derecha R=190m TG 1/9 Bretel R=300m TG 1/9
Bretel R=300m TG 1/9
Escape a derecha R=190m TG 1/9

APARATO DE VÍA

P.K. (m)

Escape a derecha R=190m TG 1/9 Bretel R=300m TG 1/9 Escape a Izquierda R=190m TG 1/9 Escape a derecha R=190m TG 1/9 Escape a Izquierda R=190m TG 1/9 Desvíos y cruzamiento Patio Sur Escape a Izquierda R=190m TG 1/9 Escape a derecha R=190m TG 1/9 Bretel R=300m TG 1/9
Bretel R=300m TG 1/9

4.5.7. Terceras y Cuartas vías

Estudio de Preinversión a Nivel de Factibilidad Capítulo I: Resumen Ejecutivo

36+128,55 37+592,23 39+574,71 39+817,59 42+890,94 42+967,07 43+018,32 44+177,92 45+058,18 45+310,61

Se han dispuesto 4 zonas a lo largo del trazo de la línea de 280 m de longitud para el estacionamiento temporal o para maniobras.

4.5.8. Túnel en Estaciones Terminales

En las estaciones extremas se ha considerado una prolongación de las vías de después de las mismas para maniobras y estacionamiento de trenes cuya longitud mínima es de 370 m.

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4.6. Infraestructura de línea y su equipamiento

En el proyecto de Factibilidad se han desarrollado los estudios y prediseños de las diferentes obras civiles que componen la línea así como de su equipamiento electromecánico.

La elaboración de los diseños apuntan a satisfacer altos estándares de calidad, confiabilidad y seguridad del sistema ferroviario, así como especificado por el cliente en los términos de referencia.

Las obras civiles han sido desarrolladas teniendo en cuenta el contexto urbano en que se encuentra la alternativa de trazado seleccionada por el cliente en la fase de Perfil.

El prediseño de las obras civiles se entiende como la determinación conservadora de las dimensiones geométricas de los elementos estructurales. Los estudios de dichas obras tienen en cuenta varios aspectos como: los requisitos funcionales de cada estructura, el contexto urbano, las condiciones geológicas - geotécnicas e hidráulicas - hidrológicas y todos aquellos elementos que influyen en la realización de las obras.

La infraestructura de línea está compuesta principalmente por túneles y pozos. En específico se han desarrollado las secciones tipológicas y más representativas de:

• Túneles realizados con tuneladora (TBM)
• Túneles en Cut&Cover
• Túnel realizado con método convencional (NATM) • Pozos de varios tipos

En el Capítulo 3 del Volumen 3 del presente Estudio: “Infraestructura de la línea y su equipamiento electromecánico” se desarrolla en detalle este particular.

4.6.1. Túneles

El método de excavación mecanizada con tuneladora es el método que predomina en la a lo largo de toda la línea, sin embargo, otros métodos como el Cut&Cover o la NATM son utilizados en segmentos específicos de la línea con el objetivo de superar condiciones geotécnicas particulares o por exigencias económicas y de trazado.

El siguiente grafico ilustra de manera esquemática la presencia de los diferentes tipos de túneles en toda la línea incluidos los ramales que llevan a talleres y cocheras norte y sur.

Túneles TBM Túneles Cut&Cover Túneles NATM

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Ilustración métodos constructivos de la línea

Fuente: elaboración propia

Como resultado de las evaluaciones y verificaciones realizadas sea en línea recta como en curva, los túneles deberán poseer las siguientes dimensiones mínimas internas para garantizar el cumplimiento de los requisitos funcionales, de seguridad y normativos.

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• Túneles circulare con tuneladora (TBM) - Diámetro interno: 9,26 m.
• Túneles en Cut&Cover - Ancho interno: 9,20 m.
• Túneles con método convencional (NATM) - Diámetro interno: 9,20 m.

4.6.1.1 Túneles construidos con tuneladora (TBM):

Es un método mecanizado que se basa en la industrialización del túnel a través de una maquina tuneladora (TBM – Tunnel Boring Machine) capaz de excavar túneles a sección completa y a la vez montar directamente el revestimiento definitivo de la estructura.

Sus características de bajo impacto, reducción de riesgos y velocidad de construcción, lo llevan a ser uno de los métodos más utilizados en el mundo para la construcción de túneles en el ámbito de metros modernos.

Con el objetivo de optimizar los tiempos de la construcción se prevé el uso de varias tuneladoras a lo largo de la línea, las cuales trabajaran, algunas paralelamente y otras en serie, para realizar los túneles que van desde el pozo de ataque norte hasta el pozo de ataque sur con excepción del tramo en roca.

Sección tipo túnel TBM

Fuente: elaboración propia

4.6.1.2 Túneles construidos con métodos Cut&Cover:

La aplicación de este método constructivo se adopta principalmente en los segmentos de línea con poca profundidad, donde la realización de los túneles en TBM no es posible, y en los túneles de las terceras vías. En lo específico se encuentran los siguientes casos:

• En todo el ramal norte que lleva hacia T&C norte con aproximadamente 908 m.
• En un tramo del ramal sur que lleva a los patios del sur de aproximadamente 116 m.

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• Túnelesdelastercerasvías.Son4entodalalíneayposeenunalongitudaproximada de 280 m cada una.

Esta metodología constructiva requiere poca maquinaria especializada y puede realizarse en varios sub-segmentos de línea, acortando así los tiempos constructivos. Para la realización de estos túneles es necesario ejecutar una excavación desde la superficie, por lo que será de vital importancia una buena identificación de las inferencias y servicios públicos enterrados con el objetivo de reubicarlos y gestionarlos de la mejor manera para mitigar y limitar al máximo la interrupción de dichos servicios.

Sección tipo Cut&Cover de dos vías

Fuente: elaboración propia

Según el contexto y las interferencias durante la obra se empleará el método "bottom-up" o “top-down”. Para profundizar este tema, la descripción de estos métodos y su aplicación en la línea, véase los documentos de dimensionamiento de la ingeniería.

4.6.1.3 Túneles construidos con métodos convencionales (NATM)

La aplicación de este método constructivo se adopta en los tramos de túnel donde se ha encontrado la presencia de roca. El macizo rocoso en cuestión, que se encuentra en el tramo sur de la línea entre las estaciones LAS GARDENIAS y LOS HEROES, corresponde a la Formación Pamplona de edad Cretácico Inferior-Medio que está constituida fundamentalmente por lutitas con alternancias de bancos y capas de rocas de limonitas, margocalizas y calizas.

Esta zona de roca se ubica en un segmento muy particular del trazado ya que coincide con el pozo de conexión ramal-línea.

Túnel C&C a dos vías

Método Convencionales Roca

Método Convencionales Suelo

TBM

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Aplicación NATM en contexto rocoso

Fuente: elaboración propia

La sección NATM en el segmento de línea, deberá ser mayor con el fin de permitir el arrastre de la TBM a lo largo del túnel. Esto consentirá la continuidad de la excavación mecanizada (aguas arriba – aguas abajo) sin tener que extraer/atacar la máquina.

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Sección NATM para arrastre TBM – Fase provisional y definitiva

Fuente: elaboración propia

No obstante, el túnel tenga dimensiones mayores en fase provisional, las dimensiones internas del túnel en fase definitiva se mantienen las mismas respecto al túnel NATM normal (sin arrastre TBM).

Sección típica NATM

Fuente: elaboración propia

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4.6.2. Pozos

Los “pozos” son estructuras asociadas a la línea que se encuentran en todos los tramos de interestación. Dichas estructuras son concebidas para dar respuesta a varias exigencias funcionales y de seguridad.

Un pozo puede albergar una o varias funciones, como por ejemplo salida de emergencia, ventilación, bombeo de aguas, ataque de tuneladora, conexión de túneles, etc.

En términos de ubicación y número de las salidas de emergencia, se hace referencia a la norma americana NFPA 130, la cual prevé una distancia mínima entre salidas de emergencia de 762 m.

En toda la línea se han previsto un total de 44 pozos. En forma de resumen la siguiente tabla lista el número de estructuras, la tipología, la ubicación y sus funciones.

Las tipologías de pozos desarrolladas en este proyecto son las siguientes:

• ESL - Emergencia Superficial Lateral: 1
• EPL - Emergencia Profundo Lateral: 12
• VPL - Ventilación Profundo Lateral: 6
• VPL-B - Ventilación Profundo Lateral B: 3 • VPC - Ventilación Profundo Central: 11

• VSC - Ventilación Superficial Central: 3
• VP4 - Ventilación Profundo (en túnel de 4 vías): 4 • PPS - Pozo Profundo Especial: 4

Según la función, los pozos pueden clasificarse principalmente como:

• Pozos de salida de emergencia: son pozos de dimensiones reducidas respecto a los otros ya que cumplen solo la función de salida de emergencia.

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Planta pozo ESL a nivel de pasillos

Fuente: elaboración propia

• Pozos de ventilación: todos los pozos de esta categoría cuentan con por lo menos:

Una cámara de ventilación compuesta por ventiladores, silenciadores y relativas instalaciones eléctricas.
Dos cuartos técnicos (por redundancia) que albergan las cabinas MT/BT.
Salida de emergencia.

Planta pozo VPC a nivel de ventiladores

Fuente: elaboración propia

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Se puede notar que, para todas las salidas de emergencia, existe la posibilidad de entrar desde ambos pasillos de emergencia/servicio del túnel.

Según la posición respecto a la línea, los pozos pueden clasificarse principalmente como:

Centrales: Están ubicados sobre el eje del túnel, estos pueden cenitales o englobados en el túnel como es el caso de los pozos VP4.
Laterales: La estructura principal del pozo se conecta a la línea a través de una galería subterránea.

Según la afectación que los pozos puedan tener con respecto al nivel freático, estos se clasifican en dos tipologías: con afectación y sin afectación de nivel freático.

A este propósito se desarrollaron dos soluciones técnicas que prevén métodos constructivos y sistemas estructurales ad hoc.

Los pozos sin afectación de nivel freático, están identificados con las letras “ff” (fuera de freático), por ejemplo, VPC-ff, o VPL-ff. Los pozos de esta categoría están ubicados principalmente en la zona sur del trazado, donde la profundidad del nivel freático es mayor respecto a la de la línea.

4.6.3. Equipamiento electromecánico

4.6.3.1 Instalaciones eléctricas

Las instalaciones que deben realizarse en los túneles son:

• alumbrado y tomas FM
• sistema de detección de temperatura.

Las instalaciones que deben realizarse en los pozos del túnel son:

• el alumbrado, las tomas FM en los locales técnicos y disponibles.
• la detección de humo en los locales con presencia de cuadros eléctricos.
• el sistema de detección de intrusión para el control de los accesos a la obra.

4.6.3.2 Instalaciones hidráulicas de drenaje

Considerando el perfil altimétrico de la línea, en los puntos bajos se prevén sistemas de recogida y elevación de las aguas claras que, canalizadas por el sistema de drenaje de la línea, fluyen por gravedad hasta los mismos.

Para los túneles, las aguas claras son típicamente las siguientes:

Aguas pluviales procedentes de las rejillas exteriores de los pozos.
Aguas pluviales procedentes de la plataforma de la línea en las zonas de enterramiento (ramales), situadas en el límite entre los tramos de los túneles y los tramos exteriores.
Agua procedente de la activación del sistema de protección contra incendios en las estaciones y túnel.
Aguas subterráneas que se infiltran a través de los túneles y pantallas a pesar de la impermeabilización de la misma.

Cámara de ventilación

Estación

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Dichas aguas se recogen mediante la red de drenaje de los túneles y se canalizan en los tanques de bombeo de cada estación o línea, dependiendo de la tendencia altimétrica de la línea.

Cada tanque de bombeo está equipado con n° 3 electrobombas, cuyo funcionamiento se activa mediante un detector del nivel del agua del tanque. El dimensionamiento de las bombas se efectúa con el fin de asegurar el caudal de proyecto con dos bombas; por tanto, la tercera es de reserva en el caso de avería de una de las otras dos. En cualquier caso, el empleo de las tres bombas se realiza de forma alternada para mantener un nivel de desgaste homogéneo.

Las aguas se canalizan a la "cámara de descarga" (a nivel del terreno) que constituyen el punto de entrega de las aguas al alcantarillado municipal o a otro lugar autorizado.

4.6.3.3 Sistema de ventilación de túneles

El sistema de ventilación de los túneles tiene las siguientes finalidades:

permitir, en condiciones de normal funcionamiento de la explotación, el recambio de aire en los túneles.
eliminar,encondicionesdenormalfuncionamientodelaexplotación,elcalordisipado en los túneles por la circulación de los trenes y la presencia de las personas.
garantizar, en el caso de incendio, la evacuación de los humos.

Para cada tramo de túnel distribuido entre dos estaciones se prevé un pozo de ventilación situado en posición lo más posible baricéntrica, compatiblemente con los vínculos establecidos por la situación del tramo respecto a la superficie (viabilidad, edificios, etc...).

En los dos extremos de las estaciones se prevén dos tomas de aire (pozos de compensación) que ponen directamente en comunicación el túnel con el ambiente exterior. La sección útil de dichas tomas de aire es de unos 15 m2 cada una.

En la siguiente figura se esquematiza el funcionamiento de la ventilación de los túneles:

Funcionamiento de la ventilación de los túneles

Toma de Aire

Fuente: Elaboración propia.

En el caso de normal funcionamiento de explotación, o incluso durante las fases de mantenimiento que se realizan en régimen de suspensión del funcionamiento, la cámara de ventilación funciona en aspiración con un caudal reducido respecto al máximo disponible. A título indicativo, se puede considerar un caudal equivalente al 25% del caudal máximo.

Toma de Aire

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En el caso de emergencia por incendio, el caudal se incrementa hasta el nivel máximo disponible. La dirección del aire en todos los tramos del túnel es siempre la misma respecto a la situación anterior, simplemente se aumenta la velocidad.

Este tipo de analogía entre la situación normal y la situación de emergencia comporta la ventaja de que incluso en la primera fase del incendio, y por tanto hasta que todavía no se haya activado el funcionamiento con el máximo caudal, los humos se canalizan en la dirección prevista, facilitando de esta forma las primeras fases de evacuación durante las cuales es importante que todos los pasajeros comprendan claramente cuál es la dirección de evacuación correcta.

El dimensionamiento de la cámara de ventilación está relacionado con la situación de emergencia de incendio. La norma de referencia es la norma americana NFPA 130. Dicha norma prescribe que, en el caso de incendio, se supere la velocidad crítica de los humos la cual depende de la potencia máxima de incendio.

Las cámaras de ventilación albergadas en los pozos “V.S.C.”, “V.P.L.”, “V.P.L.-B.”, “V.P.C.”, V.P.4.”, y “P.P.S.” (con ventilación), poseen una instalación que estará compuesta por 3 ventiladores axiales, con funcionamiento siempre en aspiración desde el túnel hacia la rejilla exterior del pozo. El caudal máximo de cada ventilador es de 240.000 m3/h, con extracción desde los túneles y de las tomas de aire (pozos de compensación) ubicadas en los extremos de las estaciones.

En la cámara de ventilación de tipo “V.S.L.”, la instalación estará compuesta por 4 ventiladores axiales, con funcionamiento siempre en aspiración desde el túnel hacia la rejilla exterior. El caudal máximo de cada ventilador es de 180.000 m3/h, con extracción desde los túneles y de las tomas de aire ubicadas en el inicio de las estaciones.

4.6.3.4 Sistema de detección de incendios

El sistema permite la detección lineal de calor y es capaz de dar información sobre la extensión, la localización y la dirección del incendio a lo largo de los túneles. El sistema incluye:

lascentralesdecontroldelastemperaturaseneltúneldistribuidasenlasestaciones que contienen los dispositivos ópticos para la emisión del rayo láser, la elaboración y el tratamiento de la señal de retorno, los dispositivos electrónicos adicionales, etc.
1 ordenador de subsistema (C.d.S.) para la gestión y el control local de la instalación y para la interconexión con el CCO (Centro Control Operativo)
1 bucle (espiras) para cada central, cada uno compuesto por cables bi-fibra óptica multi-modo (las dos fibras son una la reserva de la otra) insertadas en una única funda externa. Los cables están fijados a una cuerda colgada a la bóveda de los túneles.

La estructura en “loop” de los cables sensores permite que las centrales del sistema sigan efectuando las mediciones de temperatura (el cable interrumpido se mide desde cada extremo hasta el punto de interrupción), señalando una alarma de “interrupción del cable”.

4.6.3.5 Sistema de extinción de incendios con extintores

En los locales tecnológicos en el interior de las obras de ventilación de los túneles de línea, deben preverse para cada local tecnológico que contenga equipos eléctricos, un extintor portátil de CO2 de 5 kg que respete lo que establecen los reglamentos locales contra incendios.

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4.6.3.6 Sistema de extinción de incendios con hidrantes

El sistema de extinción de incendios con hidrantes en los túneles de la línea tiene origen en la central contraincendios de la estación, mediante una especial central de control.

El sistema debe estar alimentado hidráulicamente por una fuente capaz de suministrar de forma autónoma las condiciones de presión/caudal requeridas por los sistemas contraincendios de la estación.

La tubería alimentará grupos de tomas hidrantes, compuestos por dos grifos esféricos con unión UNI 45. Adyacente al grupo se fijará a la pared una caja de acero galvanizado esp. 8/10 pintada RAL 3000 de dimensiones de ≈ 600x500x200 mm con manguera y lanza.

Los grupos de tomas hidrantes del túnel deben estar colocados cerca de los interruptores de emergencia eléctrica, para poder cortar la tensión a la línea de contacto.

La distancia de los puntos de instalación de las tomas hidrantes en el túnel debe ser de 60 m, mientras que el primer punto de detección de incendios estará a una distancia de la cabeza de estación de 30 m.

4.6.3.7 Sistema de extinción de incendios automático con rociadores (“Sprinkler”)

En caso de avería o incendio de un tren en el túnel, el objetivo es conducir los usuarios hasta la estación; por lo que hay que proteger las estructuras de la vía de circulación de los trenes en correspondencia de la estación. Ésta debe estar protegida con el equipo de extinción de incendios automático con rociadores (“Sprinkler”).

El sistema “Sprinkler” para la protección de la vía de circulación de los trenes para todos los tipos de estación, tiene origen desde la central contraincendios de la estación, mediante una especial central de control, hasta a la superficie de los andenes en correspondencia con las puertas del andén.

El sistema debe estar alimentado hidráulicamente por una fuente capaz de suministrar de forma autónoma las condiciones de presión/caudal requeridas por los sistemas de detección de incendios de la estación.

https://ofi5.mef.gob.pe/invierte/general/downloadArchivo?idArchivo=ee238c8c-cedc-485d-a68c-db4fe0deddc6.pdf&fbclid=IwAR10wiufJsoSS2pwK6cRU8Kgz3NWDio9FiIkJVhNV3p-3-NbXooxE4srrBs