Túnel
Un
proyecto de túneles viales de carretera comprende las siguientes etapas:
1. Planeación
Etapa
en la cual se contempla la posibilidad de incluir uno o varios túneles como
parte integral de un proyecto vial para un corredor nuevo o existente. Para
llevar a cabo la planeación se deberá reunir información secundaria (numeral
5.2.2), sobre tipología del proyecto, estudios de demanda, estudios económicos,
estudios técnicos existentes en el área, estudios ambientales, clasificación de
la vía y cualquier otro aspecto que tenga influencia de forma directa o
indirecta.
Fuente: file
(invias.gov.co)
2. Estudios y diseños
Estudios de prefactibilidad
Se
realiza el diseño conceptual del túnel o túneles que se estimen necesarios para
el proyecto vial, con base en información obtenida, visitas técnicas al lugar
de emplazamiento, revisión y análisis de cartografía y levantamientos
geológicos-geomorfológicos – geotécnicos.
Estudios de factibilidad
En
esta fase se realizarán los estudios y diseños del túnel con información
primaria, contando con levantamientos topográficos y geológicos,
geomorfológicos, geotécnicos.
Estudios definitivos
En
la última fase se deberá realizar la ingeniería de detalle de los estudios y
diseños, con base en levantamientos topográficos detallados y cartografía
geológica e hidrogeológica y geotécnica detallada.
Fuente: Ingeniería Geotecnia,
Exploración geotécnica y Diseño geotécnico (igaingenieria.com.mx)
3. Construcción
En
esta etapa se materializan los estudios y se introducen ajustes menores a los
diseños. A diferencia de otro tipo de estructuras civiles, el diseño final de
un túnel se ajusta durante la construcción, si se requiere también, de las
medidas de soporte, perforación y voladura en el proceso de excavación, con
base en el monitoreo llevado a cabo esta etapa. Estos ajustes se realizan para
mantener la coherencia con las condiciones y comportamiento del terreno
encontrado durante la excavación.
Herramientas y maquinaria:
La
construcción de un túnel es un proyecto de ingeniería complejo que requiere una
variedad de herramientas y maquinaria especializada para llevar a cabo el
trabajo de manera eficiente y segura. Aquí tienes una lista de herramientas y
equipos comunes utilizados en la construcción de un túnel:
Herramientas manuales y equipo de medición:
Herramientas de mano estándar:
Incluye martillos, destornilladores, llaves, sierras y otras herramientas
básicas utilizadas en la construcción y el montaje de componentes del túnel.
Herramientas de medición de precisión:
Cintas métricas, niveles láser, calibradores y estaciones totales se utilizan para medir y verificar dimensiones y alineaciones precisas.
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Fuente: Cuales son las
Herramientas de medición (planosmodernos.info)
Herramientas de corte y perforación:
Equipos de perforación, martillos neumáticos y sierras de corte diamantado para
excavar y dar forma a la roca y otros materiales del túnel.
Fuente: Izalan Fabricante de herramientas de corte especial
Maquinaria y equipos especializados:
Tuneladoras:
También
conocidas como "taladros de túneles" o "máquinas de excavación
de túneles", estas máquinas son esenciales para excavar el túnel de manera
eficiente y segura. Vienen en diferentes tamaños y capacidades, y pueden ser de
tipo de escudo, topera o perforación horizontal dirigida.
Equipo de perforación de roca:
Máquinas
de perforación rotativa y martillos perforadores utilizados para excavar y
perforar la roca en el frente de trabajo del túnel.
Transportadores de material:
Equipos
para transportar y evacuar el material excavado del túnel.
Fuente: The Diamond Loupe
Equipos
de hormigonado:
Maquinaria utilizada para aplicar concreto en las paredes y techos del túnel para garantizar la estabilidad y el soporte.
Equipos de ventilación y control de polvo:
Ventiladores
y sistemas de control de polvo para mantener una atmósfera segura y saludable
dentro del túnel durante la construcción.
Fuente: COLECTOR DE
POLVO TIPO BAG HAUSE (gygindustrial.com)
Sistemas
de iluminación:
Iluminación especializada para proporcionar una visión adecuada dentro del túnel durante el trabajo.
Fuente: 4
tipos básicos de equipos de iluminación en obras de construcción - Revista
Ferrepat
Equipos
de transporte y logística:
Camiones,
grúas y otros equipos utilizados para transportar materiales y maquinaria al
sitio del túnel.
Fuente: Logística Y
Transporte | 2023 (posgradosadistancia.com.ar)
Equipos
de comunicación y seguridad:
Radios, sistemas de alarma y sistemas de monitoreo para garantizar la seguridad de los trabajadores en el túnel.
Generadores
de energía:
Para
proporcionar energía eléctrica en el sitio de construcción, especialmente en
áreas remotas.
Fuente: GENERADORES
ELÉCTRICOS IDEALES PARA LA CONSTRUCCIÓN | El Oficial
Equipos
de seguridad personal:
Cascos,
arneses de seguridad, guantes, gafas de protección y otros equipos de seguridad
personal para proteger a los trabajadores en el túnel.
Fuente: CECOEN Supplies
Equipos de rescate y emergencia:
Equipos
y sistemas de rescate en caso de emergencias en el túnel.
La
construcción de túneles es un proyecto altamente especializado que requiere la
colaboración de ingenieros civiles, geotécnicos y otros profesionales altamente
capacitados. Además, es fundamental seguir estrictamente los códigos y
regulaciones de construcción locales y nacionales para garantizar la seguridad
y la calidad del túnel.
Estudios preliminares
Se
debe realizar una Descripción de las condiciones geológicas, condiciones hidrogeológicas,
condiciones geotécnicas y si se presenta ocurrencia de gases.
Métodos de perforación:
Método de ataque a plena sección o método inglés.
Suele utilizarse para túneles de pequeña
sección (menos de 15 m2), o en muy buen terreno en secciones mayores, y por
supuesto en roca. Una solución para terrenos de inferior calidad es utilizar el
ataque a plena sección, pero con varios escalones de ataque.
Fuente: túneles –
Página 3 – El blog de Víctor Yepes (upv.es)
Método de la galería en clave o método belga.
Se caracteriza por la
progresiva excavación de los elementos que componen el túnel, de tal forma
que se van retirando los elementos más estables del túnel evitando el
hundimiento o la falta de estabilidad del frente. Es adecuado para túneles con
una anchura máxima de 11 m, incluyendo un espacio máximo de 8 m de ancho y 3 m
de ambos hastiales.
Fuente: Método
belga de construcción de túneles – El blog de Víctor Yepes (upv.es)
Método de las dos galerías o método austríaco.
Es un método de
excavación que sólo se debe utilizar cuando las condiciones geotécnicas de la
roca sana son tales que puede garantizarse la estabilidad del frente de
excavación. Es
económico, un revestimiento flexible casi siempre es más barato que uno rígido
y Altera poco el terreno, lo cual viene bien a largo plazo.
Fuente: TG_EVT_578.pdf
(udem.edu.co)
Método de las tres galerías o método alemán.
El
método alemán es un procedimiento de construcción de túneles de grandes luces
que también se emplea cuando el terreno es muy malo y resulta peligroso
descalzar parte de la bóveda para ejecutar los hastiales, como es el caso del
método belga.
Fuente: TG_EVT_578.pdf
(udem.edu.co)
Operaciones básicas en la construcción.
El arranque:
Método
manual.
se
realiza mediante herramientas neumáticas, de potencia ligera o media según las
necesidades, que van provistas de picas o paletas según sea la dureza del
terreno. Con ellas se rompe el frente o se perfila, como complemento a otros
sistemas.
Fuente: TG_EVT_578.pdf
(udem.edu.co)
Método con explosivos.
en
la actualidad el arranque con explosivos es el método que se utiliza más
frecuentemente cuando el terreno es roca, ya que se adapta a cualquier tipo de
dureza (roca blanda, media o dura).
Fuente: TG_EVT_578.pdf
(udem.edu.co)
Métodos mecanizados.
Con
máquinas convencionales: En terrenos de roca media o blanda, y en secciones
medias y grandes, un método mecanizado es el convencional con tractores
Con
tuneladoras: Máquinas topo (TBM, Tunnel Boring Machine)
se
utilizan para excavaciones en roca de dureza baja, media o alta. Podemos decir
que excavan el frente de roca a plena sección mediante la acción combinada de
la rotación y el empuje continuados de una cabeza provista de herramientas de
corte convenientemente distribuidas en su superficie frontal
Los
escudos: aunque este tipo de excavación no utiliza ninguna parte rotatoria,
este procedimiento debe ser considerado de tipo mecanizado
Con
rozadora: para el sistema rodante se aprieta con gran fuerza mediante la parte
frontal de la máquina una serie de cinceles contra la superficie de la roca, de
modo que la zona de contacto esté sometidas a una presión que sobrepasen la
resistencia de la roca.
Fuente: TG_EVT_578.pdf
(udem.edu.co)
La carga.
El transporte.
Palas
rápidas: hace alrededor de 25 años vienen utilizándose con éxito palas
cargadoras de estricto gálibo y alta velocidad de desplazamiento que efectúan
la carga y el transporte conjuntamente.
Transporte
sobre vía: hace alrededor de 25 años vienen utilizándose con éxito palas
cargadoras de estricto gálibo y alta velocidad de desplazamiento que efectúan
la carga y el transporte conjuntamente
Transporte
sobre caminos: se utilizan vehículos pesados tipo dumper, que unen a la rapidez
de descarga por basculado una gran maniobrabilidad.
Fuente: TG_EVT_578.pdf
(udem.edu.co)
Revestimiento.
Bulones.
Los
bulones utilizados normalmente son barras de acero de 25 a 32mm. De diámetro y
de 3 a 4m de longitud y tienen como misión unir los estratos alrededor de la
sección excavada para formar una bóveda natural. Los bulones quedan anclados
por adherencia del mortero o resina que se introduce en el fondo y a lo largo
del taladro.
Cerchas.
entibación
con madera, pasó de la minería a la construcción civil y, de la misma forma,
los arcos o cerchas metálicas empleadas hoy en día en ingeniería civil fueron
aplicados antes en la minería.
Fuente: TG_EVT_578.pdf
(udem.edu.co)
Hormigón proyectado.
se
ha convertido en una técnica que cada vez se utiliza más para el sostenimiento
del terreno, solo o en combinación con bulones, cerchas o con refuerzo de malla
de acero. Antes que el hormigón proyectado se empezó a emplear el mortero
(arena + cemento + agua) proyectado, para crear un anillo protector de la roca en
las formaciones susceptibles de meteorización rápida.
Preanillos de hormigón.
Preanillos
sobre chapa desplegada (método Bernold): La idea es hormigonar sobre un
encofrado formado por cerchas metálicas y placas acuchilladas que quedan
incorporadas al hormigón y que cumplen una triple función, de protección contra
la caída de piedras sueltas, como encofrado y como armadura del hormigón de
relleno.
Preserrado
de la roca: Consiste en cortar con sierras mecánicas de cadena, similares a las
empleadas en trabajos forestales, un anillo de un espesor entre 15 y 20cm. y
una anchura alrededor de los 50 cm. Si en vez del anillo completo se actúa con
dovelas sucesivas, en terrenos inestables el tiempo en que el hueco estará
abierto es mínimo.
Fuente: TG_EVT_578.pdf
(udem.edu.co)
Dovelas.
Dovelas
ordinarias inyectadas: son de hormigón medianamente armado que usan llaves
sencillas para su unión. El trasdós debe inyectarse inmediatamente a su
colocación.
Dovelas
expandidas: son dovelas de hormigón en masa o ligeramente armadas. Un erector
las coloca sobre el anillo metálico de soporte, y con una dovela en forma de
cuña se provoca la expansión o aumento del diámetro hasta el contacto total con
el terreno. No precisa, por lo tanto, inyección en el trasdós.
Dovelas
atornilladas: son de hormigón fuertemente armado o de acero fundido; se
atornillan entre sí y al anillo anteriormente colocado. La geometría que se
logra es perfecta y la inyección en el trasdós se realiza en condiciones
óptimas.
El nuevo método austriaco (NMA).
persigue
un objetivo básico: la roca debe ser el propio elemento resistente, para lo
cual hay que alterarla lo menos posible, y su capacidad debe ser mejorada
mediante la utilización de elementos de sostenimiento con aplicaciones
sucesivas en función de las deformaciones que se vayan observando durante la
construcción.
Auscultación.
Finalidad
El
papel de la auscultación será necesario desde la fase de proyecto, con lo que
se podrá observar in situ el comportamiento del terreno y aplicar las
conclusiones obtenidas a la definición del proyecto.
Durante
los trabajos de construcción del túnel se requiere una auscultación continua
con el fin de verificar la eficacia del sostenimiento utilizado, así como
supervisar la influencia de los trabajos en el entorno, como son los
asentamientos en superficie o la afectación a túneles o galerías vecinas.
Por
último, la auscultación debe permitir garantizar la seguridad de la obra en
explotación realizando medidas periódicas durante toda la vida del túnel.
Tipos de medidas.
Medidas
de convergencia.
Es
la medida más simple y representativa es la de la convergencia de una sección.
Con ella se obtiene el desplazamiento relativo de dos puntos situados en las
paredes del túnel. Para esto, se colocan inmediatamente después de la
excavación, una serie de clavos en la sección transversal al eje longitudinal
del túnel.
Medida
de desplazamientos absolutos.
Pueden
ser útilmente completadas por la medida de desplazamientos absolutos de puntos
situados en el interior del macizo gracias a los extensómetros colocados en
sondeos perpendiculares al eje de la obra.
Referencias
Yourname. (s. f.). Manual de
construcción de túneles. https://www.cuevadelcivil.com/2014/10/construccion-de-tuneles.html
Instituto Nacional de Vías - INVIAS.
(2021, 10 diciembre). pdf Manual para el diseño, construcción,
operación y mantenimiento de túneles de carretera para Colombia. Recuperado
24 de septiembre de 2023, de https://www.invias.gov.co/index.php/archivo-y-documentos/documentos-tecnicos/12239-manual-para-el-diseno-construccion-operacion-y-mantenimiento-de-tuneles-de-carretera-para-colombia-edicion-2021
Mosquera Caicedo, C. (s. f.). Caracterización
de los métodos constructivos de túneles u obras subterráneas. Recuperado 24
de septiembre de 2023, de
https://repository.udem.edu.co/bitstream/handle/11407/6919/TG_EVT_578.pdf?sequence=1