Tuneles.docx

UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE LOS ANDES C.P.: INGENIERÍA CIVIL

“Año del Diálogo y la Reconciliación Nacional” UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DE LOS ANDES FACULTAD DE INGENIERIA CARRERA PROFECIONAL DE INGENIERIA CIVIL

CURSO : CONSTRUCCIONES TEMA: TUNELES ALUMNO: RYBIN CUELLAR MINAURO CODIGO : 201210435-B

ABANCAY- APURIMAC 2018

pág. 1

UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE LOS ANDES C.P.: INGENIERÍA CIVIL

INDICE 1.

TÚNEL .................................................................................................................................... 3

2.

HISTORIA ............................................................................................................................... 3

3.

INVESTIGACIÓN GEOTÉCNICA .............................................................................................. 4

4.

DIFERENCIAS ENTRE CONTABILIDAD PUBLICA Y PRIVADA ................................................. 5

5.

PROCESO DE CONSTRUCCIÓN .............................................................................................. 6

6.

5.1

FALSO TÚNEL ................................................................................................................ 6

5.2

TUNELADORA................................................................................................................ 8

5.2.1

TIPOS DE TUNELADORAS ...................................................................................... 9

5.2.2

ESCUDOS ............................................................................................................. 10

5.3

JUMBOS....................................................................................................................... 13

5.4

NUEVO MÉTODO AUSTRÍACO .................................................................................... 14

5.5

TECNOLOGÍA SIN ZANJA ............................................................................................. 15

BIBLIOGRAFÍA ..................................................................................................................... 17

pág. 2

UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE LOS ANDES C.P.: INGENIERÍA CIVIL

1. TÚNEL Un túnel es una obra subterránea de carácter lineal que comunica dos puntos para el transporte de personas o materiales. Normalmente es artificial. Un túnel, o puente de bajar, puede servir para peatones o ciclistas, aunque generalmente sirve para dar paso al tráfico, para vehículos de motor, para ferrocarril o para un canal. Algunos son acueductos, construidos para el transporte de agua (para consumo, para aprovechamiento hidroeléctrico o para el saneamiento). También hay túneles diseñados para servicios de comunicaciones. Incluso existen túneles para el paso de ciertas especies de animales. Algunos conectan zonas en conflicto o tienen carácter estratégico, ya que sirven como refugio como la montaña Cheyenne. En las grandes ciudades el transporte se realiza mediante una red de túneles donde se mueve el metro. La posibilidad de soterrar ahorra espacio e impide el cruce al mismo nivel del tren con los peatones o los vehículos. 2. HISTORIA Los caldeos, egipcios, indios, aztecas, griegos y romanos fueron famosos por sus trabajos bajo tierra, y las obras por ellos construidas parecen irrealizables cuando se piensa sólo disponían de útiles sencillos, no contando con perforadoras, compresores de aire, dinamita y tantas otras herramientas e inventos de la ingeniería moderna. Hoy todos los trabajos que parecían sueños para los antiguos se ejecutan tan fácilmente y con tanta frecuencia, que apenas se hace mención de ellos.

Veloces trenes transportan millares de pasajeros bajo altas montañas y sobre estuarios, puertos y ríos; se lleva el agua a las ciudades por túneles de kilómetros de longitud, y la tierra, bajo nuestros centros metropolitanos, es una colmena formada por pasajes subterráneos que sirven para transportar al tráfico o para conducir el agua, el calor, gas, electricidad y el correo.

pág. 3

UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE LOS ANDES C.P.: INGENIERÍA CIVIL

Uno de los más antiguos túneles en el mundo fue construido por los romanos bajo el monte Salvanio, para transportar el exceso de agua del lago Pucino, sin salida natural. Tenía 5.600 metros de longitud, y en ciertos lugares corría a 181 metros debajo de la superficie. Se proyectó con un ancho de 2,70 metros y 4,50 de altura; pero cuando en 1862 fue abierto de nuevo, después de haber estado obstruido por siglos, se encontró que su sección era’ muy irregular. Según dice Plinio, se ocuparon en la construcción 30.000 hombres durante once años, y la mayor parte de los movimientos de tierra y rocas se hicieron con cestos cuya cabida no llegaba a 0,05 metros cúbicos.

3. INVESTIGACIÓN GEOTÉCNICA Es esencial que cualquier proyecto de túnel comience con una investigación sobre las condiciones del terreno. Los resultados de la investigación nos permitirán saber cuál es la maquinaria y los métodos de excavación y sostenimiento a realizar, y podrán reducir los riesgos de encontrar condiciones desconocidas. En los primeros estudios, las alineaciones horizontales y verticales serán optimizadas para aprovechar las mejores condiciones de agua y suelo. Para la orientación en el trazo de túneles, en ocasiones se utilizan los giroteodolitos, ya que permiten determinar el norte verdadero bajo tierra. En algunos casos, los estudios convencionales no nos proporcionan suficiente información, por ejemplo, cuando existen grandes masas de roca, discontinuidades como fallas o estratos de terreno más blando como arcillas o limos. Para abordar estos problemas se puede construir un tubo piloto, o un desvío que discurra paralelo al principal. Este tubo puede llegar a ser más fácil de sostener cuando se presenten condiciones inesperadas y podrá ser incorporado en el túnel final. Alternativamente también se pueden realizar pequeños pozos horizontales en el frente del túnel para conocer las condiciones en la excavación. En el caso de los túneles en roca, dada la variabilidad de los distintos factores que intervienen en la mecánica de rocas, es frecuente abordar su estudio mediante las llamadas clasificaciones geomecánicas, entre las que destaca la clasificación geomecánica RMR.

pág. 4

UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE LOS ANDES C.P.: INGENIERÍA CIVIL

4. DIFERENCIAS ENTRE CONTABILIDAD PUBLICA Y PRIVADA Algunas de las principales diferencias que se detectan entre la contabilidad privada y lacontabilidad pública, son

las siguientes: 

La información contable en el sector privado tiene características propias de entidades c onanimo de lucro, mientras tanto la información de tipo gubernamental tiene que encajarse enaspectos tales como el impacto social de las decisiones



Aunque en ambos sectores existen estados financieros de naturaleza cuantitativa, en els ector público su utilización es fundamental en la medición del impacto social, mientras que en elsector privado se encamina como base de toma de decisiones del administrador-gestor



El manejo de la información contable en el sector público está encaminada mas a laevaluación

del

desempeño de los administradores y gestores de lo público, que a diferencia con loprivado el propósito es de ser herramienta de gestión



La contabilidad pública consolidada se presenta como información para el análisis de la política macro-económica, mientras la contabilidad privada se escenifica en el ámbito micro-económico



La contabilidad privada puede ser enmarcada dentro de la pública, en la media en que l aconsolidación de la primera hace parte del ámbito general de la segunda



Para la contabilidad privada la medición del impacto ambiental representa un costoevaluado

por

el sector público, mientras tanto para la contabilidad gubernamental la valoración delo

pág. 5

UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE LOS ANDES C.P.: INGENIERÍA CIVIL

ambiental representa asignar valores reales a las cuentas del medio ambiente y en general delbalance naciona 

La naturaleza de las decisiones de lo público, involucra consigo aspectos de valoración social en los cuales se han evolucionado con metodologías como el balance social, en el sectorprivado la valuación del impacto social tiene relación con los mercados

5. PROCESO DE CONSTRUCCIÓN Los túneles se construyen excavando en el terreno, manualmente o con máquinas. Los sistemas habituales de excavación subterránea son medios mecánicos, voladuras y manual: 

Los medios mecánicos mediante minador puntual (rozadora), minador a sección completa o TBM o tuneladora (Tunnel Boring Machine) o con maquinaria convencional (martillo picador, excavadora...)



Perforación y voladura mediante explosivos.



Manual, método derivado de la minería clásica del carbón de las cuencas asturianas, en el que los operarios pican con martillo neumático la sección a excavar y otra partida de obreros desescombran manual o semimanualmente. 5.1 FALSO TÚNEL

Método de falso túnel para construir el metro de París.

pág. 6

UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE LOS ANDES C.P.: INGENIERÍA CIVIL

El método falso túnel, también conocido como la técnica de cavar y cubrir y corte y cubierta, (cut and cover en inglés), es un método de construcción para túneles superficiales, donde se excava desde la superficie la totalidad o parte del hueco que ocupa el túnel, se construye dentro del hueco a cielo abierto y se cubre una vez terminado para formar el túnel. Requiere un sistema de sostenimiento fuerte para soportar las cargas del material que cubre el túnel. Existen dos formas de realizar un falso túnel: 

Método 'bottom up': se excava a cielo abierto la totalidad del hueco ocupado por el túnel y se construye en el interior. El túnel puede ser de hormigón fabricado in situ, hormigón pretensado, arcos pretensados, arcos con acero corrugado y también con ladrillo, que se solía usar al principio.

Túneles de la M-30 excavados con el método top down. 

Método 'top down': este método se encuentra en auge para la construcción de túneles en el interior de las ciudades. Requiere poca maquinaria especializada, apenas más de la utilizada en la construcción convencional de sótanos. En la superficie, desde la calle, se ejecutan las paredes del túnel cavando una zanja que se hormigona para formar muros pantalla o una hilera de pilotes. Cuando las paredes están terminadas se ejecuta la losa superior, que se apoya en las paredes, excavando solo el hueco que ocupa la losa y apoyándola durante su construcción contra el terreno. Cuando la losa y las paredes están terminadas, puede reconstruirse la superficie mientras continúan los trabajos en el interior del túnel. La tierra del interior del túnel no se extrae hasta esta fase, en la que como los elementos portantes del

pág. 7

UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE LOS ANDES C.P.: INGENIERÍA CIVIL

túnel están ya construidos se puede excavar con retroexcavadoras. Cuando se ha excavado hasta el nivel adecuado se ejecuta la contrabóveda, losa generalmente de hormigón que hace de suelo del túnel. Se pueden crear losas intermedias para realizar túneles de varias plantas. 5.2 TUNELADORA

Tuneladora de tipo topo utilizada en Yucca Mountain, Washington. Una tuneladora, T.B.M. (del inglés Tunnel Boring Machine) o minador a sección completa es una máquina capaz de excavar túneles a sección completa, a la vez que colabora en la colocación de la entibación para la sustentación del túnel si ésta es necesaria, ya sea de forma provisional o definitiva. La excavación se realiza normalmente mediante una cabeza giratoria equipada con elementos de corte y accionada por motores hidráulicos (alimentados a su vez por motores eléctricos, dado que la alimentación general de la máquina se realiza con energía eléctrica), aun cuando también existen tuneladoras menos mecanizadas sin cabeza giratoria. El empuje necesario para adelantar se consigue mediante un sistema de gatos perimetrales que se apoyan en el último anillo de sostenimiento colocado o en zapatas móviles (denominadas grippers), accionados también por gatos que las empujan contra la pared del túnel, de forma que se consigue un punto fijo desde donde empujan.

pág. 8

UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE LOS ANDES C.P.: INGENIERÍA CIVIL

Detrás de los equipos de excavación y avance se sitúa el denominado "equipo de rezaga" de la tuneladora (o en denominación inglesa back up), constituido por una serie de plataformas arrastradas por la propia máquina y que, a menudo, ruedan sobre rieles que la misma tuneladora coloca, donde se alojan todos los equipos transformadores, de ventilación, depósitos de mortero y el sistema de evacuación del material excavado. Los rendimientos conseguidos con tuneladoras de cabeza giratoria son elevadísimos si se comparan con otros métodos de excavación de túneles, pero su uso no es rentable hasta una longitud mínima de túnel a excavar: hace falta amortizar el precio de la máquina y calcular el tiempo que se tarda en diseñarla, fabricarla, transportarla y montarla (que puede llegar a los dos años). Además, los túneles a excavar con tuneladora tienen que tener radios de curvatura elevados porque las máquinas no pueden hacer curvas cerradas, y la sección tiene que ser circular en túneles excavados con cabeza giratoria. 5.2.1

TIPOS DE TUNELADORAS

Se distinguen dos grandes grupos: los topos y los escudos, aun cuando también existen tuneladoras mixtas como las que excavan actualmente la línea 9 del metro de Barcelona. Topos Los topos son tuneladoras diseñadas para excavar rocas duras o medianas, sin demasiadas necesidades de sostenimiento. Su diferencia fundamental con los escudos es que no están dotados de un cilindro de acero tras la rueda de corte que realiza la función de entibación provisional.

pág. 9

UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE LOS ANDES C.P.: INGENIERÍA CIVIL

Modelo a escala de la tuneladora empleada para el Túnel de San Pedro, Ministerio de Fomento de España. La fuerza de empuje se transmite a la cabeza de corte mediante cilindros (cilindros de empuje). La reacción producida se transmite al hastial del túnel mediante los grippers (fuerza de anclaje). Los grippers también compensan el par producido por la cabeza de corte, que se transmite a éstos a través de la viga principal. Cuando se ha terminado un ciclo de avance, se necesita reposicionar las zapatas de agarre (grippers), para la cual se apoya la viga principal en el apoyo trasero. Una vez anclados los grippers en su nuevo emplazamiento, se libera el apoyo trasero y se inicia un nuevo ciclo de avance. 5.2.2

ESCUDOS

Los escudos son tuneladoras diseñadas por excavar rocas blandas o suelos, terrenos que necesitan sistemáticamente la colocación de un sostenimiento. A diferencia de los topos, los escudos cuentan con una carcasa metálica exterior (que da el nombre a este tipo de máquina) que sostiene

pág. 10

UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE LOS ANDES C.P.: INGENIERÍA CIVIL

provisionalmente el terreno desde el frente de avance hasta algo más allá de donde se coloca el sostenimiento definitivo, normalmente consistente en anillos formados por unas 7 dovelas. De este modo, se garantiza en todo momento la estabilidad del túnel. A menudo están preparadas para avanzar bajo el nivel freático. Si se trata de una tuneladora de cabeza giratoria, suele estar equipada con picas, rastreles o "rippers" (elementos que arrancan los suelos) y cortadores (elementos que rompen por identación la roca). También dispone de una serie de aperturas, frecuentemente regulables, por donde el material arrancado pasa a una cámara situada tras la rueda de corte y desde donde se transporta posteriormente hacia el exterior de la máquina. Tras esta cámara se alojan los motores y el puesto de mando de la máquina, espacios completamente protegidos por la carcasa metálica. Seguidamente está todo el sistema de perforación: primero los cilindros perimetrales (con un recorrido entre 1,20 y 1,50 m). Estos gatos perimetrales se apoyan contra el último anillo colocado de dovelas del revestimiento definitivo del túnel. Cuando finaliza el recorrido de los cilindros de avance, se coloca un nuevo anillo de dovelas (en el interior de la carcasa, que se extiende algo más allá, de forma que el túnel siempre está sostenido) y se empieza un nuevo ciclo de excavación. Una inyección de mortero o grasa es necesaria para llenar el vacío de 7 a 9 cm de grueso entre las dovelas y el terreno excavado. Se distinguen dos grandes grupos de escudos, de entre los que se distinguen las tipologías que se explicitan a continuación: 

Escudos de frente abierto: se usan cuando el frente del túnel es estable. El sistema de excavación puede ser manual, mediante brazo fresador, con un brazo excavador o con una cabeza giratoria. En algunos casos, se puede colaborar con la estabilidad del frente una vez acabado cada ciclo con unos paneles a modo de reja. Con este tipo de máquina, si la cabeza no es giratoria, es posible trabajar con secciones no circulares.

pág. 11

UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE LOS ANDES C.P.: INGENIERÍA CIVIL 

Escudos de frente cerrado: se usan cuando el frente del túnel es marcadamente inestable, por ejemplo en terrenos no cohesivos, saturados de agua, etc. La sección excavada ha de ser circular. tiene varios tipos: 

Escudos con cierre mecánico: la entrada y salida de material en el cuarto de tierras se regula mediante dos puertas de apertura controlada hidráulicamente. La máquina tiene limitaciones con presencia de agua.



Escudos presurizados con aire comprimido: prácticamente no se usan.



Escudos de bentonita o hidroescudos: con la inyección de bentonita se consigue estabilizar el terreno por sus propiedades tixotrópicas y facilitar el transporte de material mediante bombeo.



Escudos de balance de presión de tierras o EPBs: el material es extraído del cuarto de tierras mediante un tornillo de Arquímedes. Variando la fuerza de empuje de avance y la velocidad de extracción del tornillo, se consigue controlar la presión de balance de las tierras, para que ésta garantice la estabilidad del frente y se minimicen los asentamientos en superficie. Para facilitar la evacuación de productos poco plásticos con tornillos, a menudo se han de inyectar productos químicos por aumentar la plasticidad de los terrenos. Hoy en día, las EPB son la tecnología predominante en cuando a excavación de túneles bajo nivel freático.

pág. 12

UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE LOS ANDES C.P.: INGENIERÍA CIVIL

5.3 JUMBOS

Los jumbos mineros están compuestos por un conjunto de martillos perforadores montados sobre brazos articulados de accionamiento hidráulico para la ejecución de los trabajos de perforación por el frente. La función principal de estos equipos es la perforación de avance o desarrollos horizontales, así como también la excavación vertical o radial para fortificación del túnel. El mercado cuenta con distintos equipos subterráneos para poder satisfacer a la industria. Actualmente la industria minera cuenta con múltiples equipos y tecnologías para el desarrollo de túneles y espacios subterráneos. Uno de ellos son los jumbos de perforación o de avance, que se componen por un conjunto de martillos perforadores montados sobre brazos articulados de accionamiento hidráulico para la ejecución de trabajos de perforación por el frente. Ricardo Vergara, gerente servicio minería subterránea de HRI sostiene que “hoy podemos encontrar dos métodos ampliamente difundidos en minería. El primero son aquellos jumbos equipados con perforadora (Top Hammer) donde la rotación y percusión se generan fuera de la perforación generada. El otro método son los jumbos preparados para perforación DTH (Down The Hole), perforación principalmente vertical o radial destinada a la producción o tiros

pág. 13

UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE LOS ANDES C.P.: INGENIERÍA CIVIL especiales de infraestructura minera”. Así, en este caso, la rotación y percusión se produce en el interior de la perforación a través de un martillo de fondo. Por otro lado, Angel Briones, gerente de marketing y ventas de STM Subterra, explica que estos equipos hacen perforaciones de galerías, “normalmente son excavaciones de 45 mm de diámetro y con barras de 4.300 milímetros”. En la industria minera normalmente se clasifican según el tipo de perforación o aplicación, primero por “avance” que los realizan jumbos de uno, dos, tres brazos de perforación simultánea y siempre en sentido horizontal. Luego, están los de radiales o producción, que son de un solo brazo y que perforarán de forma perpendicular a la sección del túnel en 360°. En cuanto a las novedades, Vergara afirma que “hoy se apunta a la automatización del proceso de perforación, evitando la exposición del personal en zonas no fortificadas (…) en este caso el equipo tiene la posibilidad de perforar, lechar (inyectar cemento), instalar el perno de fortificación, las mallas, las planchuelas y tuercas de manera mecanizada”.

5.4 NUEVO MÉTODO AUSTRÍACO Artículo principal: Nuevo Método Austriaco de Construcción de Túneles El nuevo método austríaco (también denominado “Avanza y Destroza”) fue desarrollado en los años 1960. La excavación se realiza en dos fases, primero se realiza la excavación superior (avance) y después se retira el terreno que quede debajo hasta la cota del túnel (destroza). El método se basa en usar la tensión geológica del macizo rocoso circundante para que el túnel se estabilice

a

sí

mismo

mediante

el

efecto arco.

Para

conseguirlo

se

basan

en

medidas geotécnicas para trazar un sección óptima. La excavación es inmediatamente protegida con una delgada capa de hormigón proyectado. Esto crea una anillo de descarga natural que minimiza la deformación de la roca.

pág. 14

UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE LOS ANDES C.P.: INGENIERÍA CIVIL

Debido al control exhaustivo el método es muy flexible, incluso en condiciones geomecánicas desconocidas de consistencia de la roca durante el trabajo de tunelación. Las mediciones de las propiedades de la roca nos informan de las herramientas apropiadas. En las últimas décadas las excavaciones mayores de 10 km en suelo blando se han convertido en usuales. Uno de los casos más conocidos, corresponden a la construcción de la Línea 4 y la Extensión de las Líneas 1, 2 y 5 del Metro de Santiago. así como algunas secciones de la Línea 7 del Metro de La Ciudad de México. Empuje de tubos o hinca de tubería En inglés llamado Pipe jacking. El método consiste en empujar el tubo mediante gatos hidraúlicos hacia el terreno. Se usa cuando existen estructuras por encima que no se quieren dañar como vías de tren o carreteras. 5.5 TECNOLOGÍA SIN ZANJA Artículo principal: Trenchless technology Las tecnologías sin zanja (del inglés Trenchless technology) se basan en una serie de métodos que permiten la instalación o reparación de tuberías de pequeño diámetro (menores a 3 metros) sin la excavación de una zanja. El objetivo primordial es evitar molestias a los ciudadanos y reducir el impacto al terreno. Como principal inconveniente está el elevado coste al ser una tecnología muy costosa. Sistemas de seguridad Algunas soluciones se pueden encontrar en el mercado hoy en día para reducir los riesgos profesionales causados por la maquinaria del túnel durante la fase de construcción. Sistemas de alarma, la comunicación, localización y control de acceso[editar] El uso de este tipo de sistema se desarrolla en sitios incluyendo las obras de ampliación de los túneles para los proyectos de gran París.

pág. 15

UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE LOS ANDES C.P.: INGENIERÍA CIVIL

Sistemas de detección de persona

Sistema de detección en un carro que se mueve en un túnel en construcción. Estos son sensores de proximidad que detectan objetos y peatones unos pocos centímetros hasta varios metros. El sensor hace la diferencia entre una persona y un objeto y avisa al conductor sin alarmas innecesarias. Basado en visión estereoscópica, un análisis algoritmo en tiempo real si una persona está en el punto ciego de la máquina de construcción

pág. 16

UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE LOS ANDES C.P.: INGENIERÍA CIVIL

6. BIBLIOGRAFÍA https://es.wikipedia.org/wiki/T%C3%BAnel https://historiaybiografias.com/tuneles/ https://es.wikipedia.org/wiki/Tuneladora https://es.pdfcoke.com/doc/67189684/DIFERENCIAS-ENTRE-CONTABILIDAD-PUBLICA-YPRIVADA http://www.construccionminera.cl/jumbos-mineros-potencias-subterraneas/#.XBGw9GhKjIU

pág. 17