Hoja 3. Tuneles.docx

HOJA 3. 3RA PARTE. TUNELES. 1- Describir los métodos especiales de excavación de túneles: a- Método del escudo b- Empleo de aire comprimido. a-METODO DEL ESCUDO: Se utiliza actualmente para todos los casos en que la incoherencia del terreno y gran cantidad de filtraciones obliga a que la entibación vaya después de la excavación. Es parecido a una lata con el fondo abierto, y aberturas controladas en el frente. El frente puede ser abierto con ranuras para permitir la colocación de tablones o largueros si se requieren. La parte posterior o cola debe ser grande para permitir la colocación del revestimiento en el interior del túnel. El escudo se empuja hacia adelante dentro del material mediante gatos apoyados sobre el revestimiento del túnel. Las puertas del frente se abren para permitir que el terreno fluya al interior para que sea paleado y quitado del túnel. Se construye en la cola un forro primario el cual es más a menudo de segmentos atornillados de hierro fundido, de acero fundido, placas fabricadas, bloques de concreto, que es suficientemente largo para proteger un segmento completo. Se construyen agujeros para la inyección de lechada dentro de las piezas del forro. La inyección de lechada era forzada dentro del agujero del fondo. Cuando la lechada aparecía en el agujero superior la manguera se taponaba. La cantidad de cemento hacia que esta operación sea costosa. Actualmente se usa un relleno de grava para evitar estas dificultades. b- EMPLEO DE AIRE COMPRIMIDO: cuando el terreno donde se ha de excavar presentan gran cantidad de filtraciones, especialmente en túneles que pasan debajo del agua. El empleo de aire comprimido ofrece importantes pues es posible mantener seca la zona de trabajo. El aire comprimido se suele emplear con el procedimiento de escudo, aunque también se puede usar con otros métodos. El procedimiento consiste en disponer en una cámara de trabajo a presión, separada del exterior por un tabique estanco con una o varias cámaras, de equilibrio, para la adaptación del personal y entrada y salida de este y los materiales. 2- Procedimientos especiales para la construcción de túneles bajo agua. Puede emplearse el procedimiento de construir fuera la estructura del túnel en tramos de la conveniente longitud, que luego se hincan en el terreno, empleando aire comprimido. En la mayoría de los casos la

estructura del túnel fue construida fuera, y llevada, flotando hasta su sitio de colocación, este había previamente preparado, realizando la excavación de una zanja, a cuyo fondo se dio la resistencia precisa mediante pilotes, y una solera de hormigón armado. 3- En la construcción de túneles, señalar: a- Causas de las dificultades para su ejecución. b-Los medios de excavación en suelo y en roca. c- Medios y métodos de transporte del producto de excavación. a- la construcción de túneles es problema principalmente de excavación y transporte; con secundario existe la ejecución del revestimiento. La excavación del túnel presenta dos características que son las que influyen en el precio de coste por metro cubico de terreno excavado. La obra se desarrolla en espacio reducido, por lo que obliga a usar maquinaria con características especiales, no se emplean brigadas numerosas, y por lo tanto el rendimiento es escaso. El coste por metro cubico es mucho mayor que en la excavación. No siendo en secciones pequeños y terrenos excepcionalmente resistente, es preciso adoptar un sistema de excavación por partes. b- los útiles de la excavación son semejantes a los empleados a cielo abierto. Cuando el terreno es tierra, se emplea el pico, la pala, y la azada, se pueden utilizar también estos instrumentos movidos por aire comprimido. Cuando la excavación es en roca se emplean explosivos, como en la excavación a cielo abierto, los barrenos, normalmente deben realizarse con aire comprimido: barrenar a mano, por lo reducido del rendimiento y frente de ataque haría el avance de la excavación muy pequeño. c- la falta de espacio obliga a emplear medios de transporte especiales. Hay que realizar dos tipos de transporte: hacia el exterior, de los productos de la excavación, y sentido contrario de los materiales necesarios para el revestimiento, todo ello aparte del transporte del personal y herramientas en ambas direcciones. La carga a mano es muy costosa y lenta. Es recomendable que los hombres que están cargando alternen este trabajo con otros. En el caso de galerías de avance, la carga del escombro puede hacerse a mano con carretillas o vagonetas pequeñas que o transporte hasta el origen de aquella. También son muy útiles las cintas transportadoras. Que hacen posible la carga de trenes completos. 4- Características de los empujes de los terrenos cohesivos en la excavación de túneles. Indicar las principales hipótesis y formulas

aproximadas para el cálculo de dichos esfuerzos para dimensionar la entibación. En el caso de terrenos con cohesión el problema se complica al excavar una galería, no actúa sobre toda la masa que existe hasta la superficie libre, solo lo hace una parte, limitada por una elipse; en ella ρ es el ángulo 𝑝 del talud natural, y la altura h debe determinarse por la relación ℎ = 𝑝𝑡

donde p es la presión efectiva medida en el terreno y 𝑝𝑡 el peso del terreno; el valor de b, puede determinarse admitiendo la hipótesis de que a grandes profundidades el plano de rotura es el bisector del talud natural y el vertical, entonces la formula es: 90 + 𝜌 𝑏 = 𝑙 + 2𝐻 ∙ 𝑐𝑜𝑡𝑔 2 Pero aun delimitando el sólido activo que actúa sobre la bóveda, obtener el valor de los empujes, solamente puede hacerse aplicando más hipótesis más o menos arbitrarias; las más corrientes consisten en suponer actúan como cargas verticales los pesos, y como horizontales una cierta fracción de las cargas verticales que se determinan experimentalmente. La forma de entibar los túneles debe estar inspirada en las siguientes hipótesis:  Todos los elementos de la estructura deben trabajar a compresión  La disposición debe permitir la fácil extracción de los escombros.  Las juntas de unión deben ser sencillas  Disponer la entibación de manera que pueda ser fácil reforzarla  He de ser posible cambiar se fuese necesario los distintos elementos de la entibación produciendo el menor trastorno en el conjunto.  5- Describir el sistema práctico de replanteo de túneles. Se compone de dos partes: levantamiento de superficie y el subterráneo. El levantamiento subterráneo se ha de llevar con la máxima precisión, por la falta de comprobaciones intermedias, y se ha de apoyar en puntos (bocas y pozos) fijados mediante triangulación superficial, el 1er problema en este tipo de levantamiento es la forma de fijar las alineaciones de partida en los puntos. Para iniciar la alineación en una boca habrá q empezar por situar una estación a 12 o 15m de aquella, para eso nos apoyaremos en 2 jalones situados en la alineación que se trata de prolongar y colocarse a una máxima distancia posible de la boca del túnel, conservando la visibilidad precisa, se marcara 1º estación con mojón, y cuando se trata de un túnel

de gran longitud se deberá construir sobre dicho mojón una caseta para alojar el aparato que quedara permanentemente montado. Cuando se trata de fijar la alineación de partida en un pozo, el problema se complica, se utiliza dos plomadas, que se coloca lo mas distantes entre si, cuidando que no rocen las paredes o entibación del pozo, se sitúa sobre la alineación que se trata de replantear, comprobando las visuales por diferentes personas. Para efectuar esta operación se puede emplear un carrete. Para obtener puntos fijos en el túnel, a partir de los hilos de las dos plomadas, es preciso colocar el teodolito en la alineación definida por ambas, para efectuar la operación las plomadas se introducen en cubos de agua o aceite, con el objeto de amortiguar las oscilaciones para afinar aun mas la posición del aparato, se utilizan unas cajas provista de una escala graduada e iluminada. Se obtendrá la posición correcta de cada una de las plomadas, después se retiran las mismas cuidando que las cargas no se muevan de su posición. Una vez puesto en estación el aparato, hay que fijar en el túnel la alineación, para cada cual se debe situar tres puntos. Una vez obtenidos las alineaciones de partida se prolonga primeramente sin gran precisión para la galería de avance, corrigiendo y fijando exactamente su posición al terminar la excavación total de la sección. Para la prolongación preliminar se emplea lámparas de aceite colgadas del techo mediantes tacos, en los que se clavan unas escarpias. En el replanteo definitivo se utiliza plomadas en vez de candiles Para distancias inferiores a 1.50m la alineación se fija con diafragmas que van colocados en las lámparas, para distancias mayores se alinea directamente con la llama. Este replanteo definitivo se debe realizar varias veces. Las cotas de la nivelación final se marcan en los costados del túnel, cada 1.50 a 2.00m sobre placas de acero o de piedras.

6- Galerías de avance y entibación de avance. Métodos de excavación para terrenos cohesivos y poco cohesivos: resumen de criterios. Una galería de avance es un frente de excavación y su área de trabajo. Cuando la lumbrera ha alcanzado el nivel proyectado se comienzan 2 galerías de avance, una en cada dirección a lo largo de la línea del túnel. Los sistemas de perforación pueden ser similares a los descritos para lumbreras, barrenos de cuña o de fragmentación y perforaciones radiales

sucesivas que rompan hacia el área ya fracturada. El frente completo usualmente es perforado y tronando en una operación pero un túnel pequeño, podrá perforarse el frente completo. Entibación de avance: cuando la galería se realiza en roca consistente, la entibación puede limitarse a cabezales apoyados en cajas expresamente realizadas en las paredes de la galería, el cabezal debe quedar exactamente encajados en ellas entra oblicuamente y luego se va forzando hasta ponerlo normal el eje, si hay huelgos algún sentido, se retaca el cabezal con cuñas de madera que lo fijen. Cuando el costo de la madera sea más reducido que la realización de la cajas para la alojar cabezales, se pueden sostener estos con pies derechos que se apoyan directamente sobre el terreno o sobre tablones longitudinales estos pies derechos se presentan inclinados forzándolos luego hasta la posición horizontal. Cuando la cohesión del terreno es pequeña la excavación se forra con tablas. Cuando la presión del terreno es muy grande se refuerzan los cuadros, añadiendo otros nuevos interiormente o bien colocar tornapuntas o puntales, este sistema reduce el espacio libre. Cuando el terreno es muy incoherente, es preciso forrar también el fondo y el frente. 7) Túneles: a- Enumerar las principales dificultades prácticas para la determinación teórica de los empujes de tierra sobre las paredes y revestimientos de los túneles. b- importancia de los entibamientos y los principales que rigen para lograr mayor rapidez y economía en su ejecución. a- A1.El cálculo de los empujes del terreno presenta grandes dificultades,

por sus dimensiones y falta de homogeneidad de la masa, hace aventurar a formular hipótesis racionales y, esta dificultad aumenta al crecer la profundidad del túnel. A2.La construcción de túneles es problema principalmente de excavación y transporte; con secundario existe la ejecución del revestimiento. La excavación del túnel presenta dos características que son las que influyen en el precio de coste por metro cubico de terreno excavado. La obra se desarrolla en espacio reducido, por lo que obliga a usar maquinaria con características especiales, no se emplean

brigadas numerosas, y por lo tanto el rendimiento es escaso. El coste por metro cubico es mucho mayor que en la excavación. No siendo en secciones pequeños y terrenos excepcionalmente resistente, es preciso adoptar un sistema de excavación por partes. b. Entibación Es necesario entibar la excavación, y procurar que el revestimiento vaya inmediatamente después de la excavación. Con el objeto de lograr la máxima economía en el volumen del material, la mano de obra y la rapidez de montaje y desmontaje, la forma de entibar debe seguir estos principios: a) b) c) d)

Todos los elementos de la estructura deben trabajar a compresión. La longitud de las diferentes piezas debe reducirse con puntales. Las juntas de unión deben ser sencillas. La disposición debe permitir la fácil extracción de los escombros y la fabrica de revestimiento e) Disponer la entibación de manera que pueda ser fácilmente reforzada. f) De fácil recambio de partes del entibamiento.