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Construcción de túneles mediante el Nuevo Método Austríaco

Túnel de Albertia. LAV Vitoria-Bilbao-San Sebastián

Las técnicas de gunitado y bulonado, junto con una nueva concepción constructiva en la que el estado de tensiones-deformaciones del sistema túnel-terreno se controla desde el inicio de la excavación, llevaron al desarrollo de un conjunto de sistemas de ejecución del que el primeramente patentado (1.956), fue el denominado Nuevo Método Austriaco.

En estos métodos, el sostenimiento provisional no se consigue como en los métodos clásicos con cuadros rígidos, sobredimensionados para soportar la presión del terreno una vez se ha producido su deformación, sino incorporando un medio de sostenimiento provisional más flexible, que se adapte al terreno y trabaje desde el momento en que se efectúa la excavación. De este modo, se pretende que las condiciones resistentes del macizo sufran la menor alteración posible, controlando (con medidores de convergencia, extensómetros, etc.) las deformaciones del terreno que se producen por descompresión al excavar y minimizando su magnitud por medio de un gunitado del terreno excavado y de otras técnicas complementarias. Con ello se pretende que el terreno colabore como elemento resistente con el recubrimiento definitivo del túnel que en consecuencia resulta de bastante menos espesor que el que se obtendría con un método tradicional.

Estos principios son los que se aplican en (más…)

30 octubre, 2014
 
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Tuneladoras EPB: Escudos de presión de tierras

Dulcinea (Herrenknecht EPB Shield S-300). 4.364 toneladas de peso, longitud: 100 m (aprox.), diámetro exterior: 15,20 m, empuje: 316.000 kN, rendimiento máximo: 36 m/día y una potencia de 22.000 kW

Las tuneladoras EPB (en inglés, Earth Preasure Balance),  son escudos de presión de tierras que se utilizan normalmente en la excavación de terrenos cohesivos. Pertenecen al grupo de tuneladoras que denominamos escudos, que se diferencian de los topos por la carcasa metálica exterior que sostiene provisionalmente el frente de avance hasta que se coloca el sostenimiento definitivo. Los escudos EPB han sido utilizados con éxito en la construcción de túneles, aunque también pueden emplearse con la técnica de hinca de tubos. Como ventajas se encuentran sus elevados rendimientos, trabajando incluso bajo el nivel freático, su versatilidad y respeto medioambiental, aunque requieren de una elevada inversión económica.

El sostenimiento del frente (más…)

29 octubre, 2014
 
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Construcción de túneles por el método alemán

El Método Alemán de construcción de túneles se emplea cuando el terreno es muy malo o bien las luces del propio túnel son grandes, por encima de 8 m. Se utiliza mucho en estaciones subterráneas donde los andenes y la plataforma suman un ancho muy importante para utilizar métodos de excavación convencionales. En estos casos, es peligroso descalzar parte de la bóveda para ejecutar los hastiales, tal y como propone el Método Clásico o Belga.

El Método Alemán cambia las fases de ejecución del Método Belga. El orden de excavación suele ser el siguiente: (1) hastiales, (2) bóveda, (3) destroza, (4) solera. Para ejecutar los hastiales, se avanzan con dos galerías paralelas que se rellenan posteriormente de hormigón. Una vez terminados los hastiales, se puede ejecutar la bóveda, de forma que el anillo de bóveda apoya sobre los estribos hormigonados. La destroza y la solera se realiza después, siguiendo el proceso habitual del Método Clásico.

En esta animación pueden verse las sucesivas fases:

(más…)

27 octubre, 2014
 
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El túnel de San Gotardo en los Alpes suizos

Sitio de la construcción cerca de Bodio. Wikipedia

El túnel de base de San Gotardo es un túnel ferroviario bajo los Alpes suizos. Se considera el túnel ferroviario más largo del mundo, con una longitud de 57 km y un total de 151,84 km de túneles y galerías. La perforación concluyó el 15 de octubre de 2010.

La empresa AlpTransit Gotthard es la responsable de su construcción. Con vistas a reducir a la mitad el tiempo previsto comenzó las obras desde cuatro puntos diferentes (finalmente fueron cinco) al mismo tiempo ubicados en Erstfeld, Amsteg, Sedrun, Faido y Bodio. Se construyó un sistema de túneles con dos tubos principales de vía única, conectados cada 325 m aproximadamente por túneles de servicio. Los trenes podrán cambiar de túnel en alguna de las dos “estaciones multifuncionales” bajo Sedrun y Faido, que albergarán equipos de ventilación e infraestructura técnica y servirán como paradas de emergencia y rutas de evacuación para casos de emergencia. El acceso a la “estación multifuncional de Sedrun” será un túnel casi plano de un kilómetro de longitud desde el valle donde se encuentra la ciudad de Sedrun. Por ello existe un proyecto local de transformar la estación en una parada oficial de trenes llamada Porta Alpina.

Datos relevantes:

  • Longitud: 56.978 m (túnel oeste) y 57.091 m (túnel este)
  • Longitud total de túneles y galerías: 151,84 km
  • Inicio de la construcción: 1993 (sondeos), 1996 (preparación) y 2003 (excavación)
  • Finalización de la obra (previsión a 2007): 2016-2017
  • Costo total: US$ 10.300 millones
  • Trenes diarios: 200-250
  • Volumen de roca excavada: 24 millones de t (13,3 millones de m³)
  • Número de máquinas tuneladoras (TBM): 4

 

Os dejo un vídeo sobre su construcción que espero os guste.

20 octubre, 2014
 
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Locos por la ingeniería: explosivos

A continuación os dejo unos vídeos de la serie “Locos por la ingeniería”, con una duración total que no supera los 20 minutos. En esta ocasión tratan el tema de los explosivos. Tras visionar este documental, te invito a responder a las siguientes preguntas:

  1. ¿A qué temperatura debe estar al menos el amoniaco para ser líquido?
  2. ¿Para qué más se utiliza el nitrato amónico, aparte de como explosivo?
  3. Explicar el proceso de fabricación del nitrato amónico
  4. Explicar el proceso de voladura para abrir un túnel
  5. ¿A qué velocidad se transmite la reacción explosiva en los tubos de plástico de la mecha?

(más…)

8 noviembre, 2013
 
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Paso inferior mediante cajones empujados

En numerosas ocasiones no podemos realizar un paso bajo una línea de ferrocarril o de carretera sin interrumpir seriamente el tráfico durante un periodo de tiempo que, en ocasiones, no es posible superar. En vez de construir una estructura tipo marco de forma tradicional, podemos acudir al procedimiento constructivo de empuje de cajones.  Se trata de realizar la estructura íntegramente fuera de la plataforma de la vía o de la carretera y posteriorrmente,  mediante una fase de excavación y otra de translación realizadas simultáneamente, se sitúa la estructura en su posición definitiva.

La estructura no va cimentada, está apoyada simplemente sobre el plano horizontal de deslizamiento constituido por la llamada “solera de deslizamiento“, que hormigonada con anterioridad, crea el plano de apoyo de la mencionada estructura.  La solera tiene la doble función de crear un plano de deslizamiento de la estructura, y por otra parte, servir de encofrado para la construcción de la misma.

El diseño de la sección estructural del cajón debe resultar compatible con los esfuerzos originados en el proceso de traslación y con las solicitaciones derivadas de la ausencia de cimentación en la estructura una vez completado el deslizamiento.

Paso inferior del metro ligero bajo la línea del ferrocarril Granada-Moreda, en la zona de Cerrillo Maracena.

Para la construcción de la losa base inferior de la estructura, (más…)

3 septiembre, 2013
 
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Método “cut and cover” de construcción de túneles

El túnel Gerrards Cross, en Inglaterra. Wikipedia

La técnica de falso túnel (cut and cover, que significaría “cortar y cubrir” en español) es un procedimiento de construcción donde se excava desde la superficie la totalidad o parte del hueco que ocupará el túnel. Se construye el túnel dentro del espacio a cielo abierto y se cubre una vez terminado. Requiere un sistema de sostenimiento fuerte para soportar las cargas del material que cubre el túnel.

Este tipo de construcción resulta apropiado cuando existe un escaso recubrimiento de terreno sobre el túnel  y al mismo tiempo existe riesgo de que la construcción de una trinchera convencional pueda provocar desprendimientos. En otras ocasiones, la construcción de falsos túneles se justifica simplemente en la necesidad minimizar el impacto ambiental, especialmente cuando el trazado pasa cerca de zonas urbanas.

Existen dos formas de realizar este procedimiento constructivo: (más…)

30 agosto, 2013
 
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Excavación de túneles con excavadoras y martillos hidráulicos pesados

Martillo hidráulico rompedor. Cortesía de Promove

Tanto las excavadoras con cuchara frontal o las retroexcavadoras, junto con los martillos hidráulicos, se emplean profusamente en labores de saneo y desescombro en los procedimientos convencionales de excavación de túneles; sin embargo, llegan a constituir un procedimiento constructivo por sí mismo en los siguientes casos:

  • Excavadoras: se utilizan en rocas blandas, con resistencia a compresión inferior a 5 MPa, en general.
  • Martillos hidráulicos pesados: se montan sobre retroexcavadoras convencionales y llegan a incluir utensilios especiales, como brazos telescópicos, que facilitan el acceso a todas las partes del frente. Siempre se requiere la utilización de palas cargadoras para la retirada del escombro.

http://www.interempresas.net

Los martillos hidráulicos realizan un ataque puntual en la que la energía se genera mediante motores elétricos o diesel y se transmite a través de un circuito hidráulico a la herramiento “puntero” situada en el extremo articulado de la máquina. La roca se quebranta mediante la energía de impacto generada y el material rocoso excavado se desprende en forma de pequeños bloques o esquirlas. Estos martillos suelen emplearse en los siguientes casos:

  • Macizos rocosos de matriz dura fuertemente plegados o fracturados (RQD < 25-30).
  • Macizos rocosos con fracturación media (RQD < 50) y matriz dura (resistencia a compresión < 100 MPa)

 

Retroexcavadora especializada en túneles. Cortesía de Huazhong

La excavación con estos medios es posible por encima de los condicionantes indicados, si bien el rendimiento es muy bajo; no obstante, circunstancias especiales llegan a requerir su utilización en macizos rocosos de calidad media a alta, como por ejemplo para reducir vibraciones. Así, varios túneles de la Autopista de las Flores, en San Remo (Italia), han sido construidos de esta forma para no afectar a los invernaderos de flores que se asientan en las laderas de los accidentes orográficos salvados por los túneles.

Os dejo varios vídeos sobre el tema.  En este primero podemos ver una excavadora hidraulica HITACHI 460 con un martillo de 5 toneladas durante la excavación de un túnel.

En este otro vídeo, podemos ver un martillo rompedor Promove XP2400 montado en una retroexcavadora Volvo EC290C.

En este otro, vemos cómo se utiliza una retroexcavadora en el túnel del Rañadoiro.

 Referencias:

MARTÍ, J.V.; GONZÁLEZ, F.; YEPES, V. (2004). Temas de procedimientos de construcción. Métodos y equipos de excavación en túnel. Editorial de la Universidad Politécnica de Valencia. Ref. 2004.835. Valencia.

17 julio, 2013
 
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