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TUNNEL LINER PROCEDIMIENTO CONSTRUCTIVO

REVISIÓN: 00 OCTUBRE DE 2011

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PROCEDIMIENTO CONSTRUCTIVO PARA LA AMPLIACIÓN DE LA CAPACIDAD HIDRÁULICA DE UNA ESTRUCTURA DE DRENAJE UBICADA EN LA VIA CARTAGENA – MAMONAL MEDIANTE EL SISTEMA TUNNEL LINER

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TABLA DE CONTENIDO 1. OBJETIVO…………………………………………………………………………

3

2. ALCANCE……………………………………………………………………………

3

3. RESPONSABLES…………………………………………………………………

3

4. DEFINICIONES……………………………………………..…………………………

3

5. NORMAS APLICABLES.……………………………………….……………………

3

6. CONDICIONES GENERALES…………………..……………..……………………

4

7. DESARROLLO DEL PROCEDIMIENTO……………………………………………..

4

7.1 Inicio de los túneles…………………………………………………… 7.2 Método de excavación y protección de las superficies excavadas 7.3 Seguimiento topográfico ……………………………………………..

4 5 5

8. MATERIALES………………………………………………………………………….. 8.1 Chapas metálicas…………………………………………………….. 8.2 Pernos, roscas y tuercas…………………………………………..…

5 5 6

9. INYECCION DE CONTACTO…………………………………………………………

6

10. ASPECTOS DE DISEÑO……………………………………………………………. 10.1 Criterios de diseño…………………………………………………..

6 6

11. OTRAS CONSIDERACIONES……………………………………………………… 11.1 Sistema de Ventilación……………………………………………… 11.2 Sistema de Iluminación……………………………………………… 11.3 Registros……………………………………………………………… 11.4 Seguridad Industrial…………………………………………………

6 6 7 7 7

12. PERSONAL…………………..……………………………………………………… 12.1 Relación del personal requerido..………………………………… 12.2 Cuadrilla Típica Túneles…………………………………………… 13. Equipo…………………………………………………………………………………. 13.1 Relación de equipo requerido……………………………………..

7 7 7 7 7

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1. OBJETIVO Establecer los aspectos relacionados con todos los trabajos para la construcción de dos túneles revestidos con laminas Tunnel Liner, bajo la vía que de Cartagena conduce a Mamonal como parte del proyecto de ampliación de capacidad hidráulica de una estructura de drenaje en las inmediaciones de la Planta de Refinería de Ecopetrol. 2. ALCANCE Mediante la construcción de 2 túneles de Ø66” de diámetro nominal en lámina galvanizada, y a una profundidad mínima de 1,50 metros a clave del tubo, utilizando el sistema de TUNNEL LINER, se realizará la construcción. Se incluye la inyección de mortero de contacto entre la sobre excavación y el LINER, y el revestimiento interno en mortero de cemento con espesor de 5.00cm sobre la corruga del TUNNEL LINER para dar un Ø interno final de 1,50m aproximadamente. 3. RESPONSABLES El cumplimiento del procedimiento constructivo de los pozos de acceso y de los túneles de acuerdo a los diseños previstos, es responsabilidad de Sistemas Estructurales Integrados S.A. 4. DEFINICIONES Aplican para este proceso las acepciones consignadas en las normas vigentes de construcción del Instituto de Desarrollo Urbano – IDU y la Empresa de Acueducto y Alcantarillado de Bogotá – EAAB. NS-078 Requisitos para diseño y construcción del TUNNEL LINER. EG-113 TUNNEL LINER. Abreviaturas NS: Norma Técnica de Servicio. EG: Especificación Técnica General 5. NORMAS APLICABLES En la ejecución de los trabajos, SEI, aplicara las siguientes normas: Especificaciones Técnicas de Diseño suministradas por el Cliente. Manual de Excavación y Revestimiento de Túneles con Láminas TUNNEL LINER. NS-030 Topografía para Diseño y Construcción de Obras requeridas para los Sistemas de Acueducto y o Alcantarillado. NS-072 Entibados y Tablestacados. NS-019 Excavaciones. NS-078 Requisitos para Diseño y Construcción del TUNNEL LINER. EG-113 TUNNEL LINER. NS-069 Desvío Provisional de Cauces y Manejo de Aguas. NS-111 Requisitos Mínimos de Higiene y Seguridad Industrial en Espacios Confinados. Programa de Seguridad Industrial y Salud Ocupacional del Contratante.

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6. CONDICIONES GENERALES Se instalará un campamento que cumpla con las normas ambientales, seguridad industrial y social, donde se ubican los equipos, personal y materiales. Se hará un recibo topográfico de puntos de localización y referencias para demarcar las áreas donde se realizarán las obras acorde con el diseño y el seguimiento del túnel para garantizar el alineamiento. Una vez se termine la totalidad de uno de los dos TUNNEL LINER, se procederá a realizar el recubrimiento interno en mortero de cemento. Este se realizará mediante la utilización de una formaleta metálica modular colapsible para el fundido del revestimiento in situ. Como método alternativo se propone el concreto lanzado en varias capas sucesivas con un equipo de lanzado de mortero hasta lograr un espesor sobre la corruga interna de 5.00cm. En la capa final, se realizara un allanado o terminado que garantiza una rugosidad con coeficiente de Manning de 0,013. 7. DESARROLLO DEL PROCECEDIMENTO 7.1 Inicio de los túneles Una vez realizados todos los preliminares de obra, se iniciaran las excavaciones de los túneles de aguas abajo hacia aguas arriba. La excavación se realizara manualmente con avances de 0,4572m, el cual es el mismo que la longitud de avance de las láminas del LINER. Se implementaran dos frentes de trabajo simultáneos que consiste en trabajar desde los dos extremos del túnel. Esto con el fin de aumentar el rendimiento en estos túneles que de acuerdo a las condiciones solicitadas por el cliente son prioritarios. Las láminas de TUNEL LINER que conforman cada anillo son 5: Una lámina superior de tipo hembra-hembra, una lámina inferior de tipo macho - macho y 3 láminas laterales de tipo macho – hembra. El detalle de las láminas y su ubicación se puede ver en los planos constructivos anexos. La excavación de los túneles se hará manualmente en los terrenos de consistencia blanda, utilizando herramientas como picas, azadones, palas, etc. respetando en todo momento el alineamiento que da la comisión de topografía. Esta se ceñirá lo más posible al diámetro exterior de TUNNEL LINER para evitar sobre excavaciones que puedan afectar la estabilidad del túnel. Inicialmente se excava la parte superior y se ubica la lámina hembra – hembra. Una vez ubicada la lámina superior, se realiza la excavación del material bajo esta área hasta lograr acomodar las láminas laterales de tipo macho – hembra pernandose entre ellas. Por último se excava el material del área inferior y se ubica la lámina de tipo macho – macho, nuevamente realizando el pernado a las láminas laterales. Cuando el anillo que se está instalando es subsiguiente a un anillo ya ensamblado, las láminas deben ir adicionalmente pernadas al anillo anterior. El anillo siguiente, se rota con respecto al anterior generando una traba de la costura longitudinal. El siguiente anillo se rotará con respecto al anterior para quedar en el mismo lugar del primero. Una vez instalados los anillos correspondientes a la jornada del día, se realiza inmediatamente la inyección de contacto entre la lámina y la sobre excavación o los vacíos que se haya presentado en el terreno circundante, por medio de un orificio ubicado en la lámina superior. El material producto de las excavaciones manuales, será evacuado mediante carros que circularán sobre rieles de madera colocados sobre la batea del túnel ya armado. Durante la realización del túnel se llevará un control topográfico, día a día.

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7.2 Método de excavación y protección de las superficies excavadas El frente de la excavación será soportada, cuando las condiciones de estabilidad geotécnica así lo requiera, por un escudo frontal construido en madera y conformado por tres secciones: una superior, una intermedia y otra inferior. Éste cubrirá toda la superficie del frente de la excavación. El escudo deberá apoyarse a presión contra el terreno mediante párales telescópicos extensibles con ajuste mediante dispositivo de rosca. Los párales se apoyarán sobre los flanches del túnel liner ya ensamblado para soportar el escudo. Las secciones que forman el escudo frontal se retiran de una en una, permitiendo la excavación de esa área. Después de excavar un volumen de suelo suficiente para la instalación de una nueva lámina, se ensamblarán inicialmente las placas superiores del túnel liner, que quedarán empernadas por la junta flanchada al anillo anterior y apuntaladas contra el piso del túnel. Después de que cada sección del escudo frontal sea transferida hacia adelante, el espacio excavado permitirá el complemento del nuevo anillo. La cámara de trabajo estará protegida al frente por el escudo frontal y en el techo con las láminas del túnel liner. Después de que esté ensamblado el anillo, el proceso se repite de nuevo y así sucesivamente hasta el final de cada tramo. De ser necesario y de encontrarse con suelos frágiles no cohesivos tales como arenas, gravas o limos se empleara un Escudo de Avance. Los Escudos de Avance se deben colocar apoyados en un extremo en el anillo de túnel liner previamente ensamblado y firmemente incrustado en el frente de excavación hasta que un nuevo anillo del túnel liner sea ensamblado, bajo la protección de la misma. A partir de ese momento, el nuevo anillo de túnel liner sustituirá en sus funciones a la cubierta metálica y es entonces cuando esta podrá ser desplazada hacia adelante con la ayuda de gatos hidráulicos apoyados sobre soportes temporalmente fijados al flanche del túnel liner recién ensamblado, lo suficiente para proteger la excavación para el anillo siguiente. Los escudos de avance pueden ser totales (todo el perímetro) como en el caso de suelos movedizos, o parciales (de cubierta) en arcillas muy blandas, limos o arenas finas movedizas.

7.3 Seguimiento topográfico Durante el proceso de instalación, se realizará un seguimiento de alineamiento por medio de topografía, que garantice que cada una de las láminas se encuentre bien ubicada. En caso de encontrarse alguna diferencia topográfica con el alineamiento teórico, se hará corrección mediante la instalación de arandelas entre los anillos, las cuales corregirán cualquier eventual error. Si el desfase es mayor de 10cm, se podrá instalar un anillo desplazado del antecesor, uniéndose los dos con algunos puntos de soldadura eléctrica caso en el que se soldarán platinas entre los espacios vacíos, para que la inyección de contacto no se salga o simplemente se reemplazan. Se realizará adicionalmente un seguimiento topográfico del terreno en la superficie del tramo en construcción, para controlar posibles asentamientos (subsidencias) y deformaciones del túnel (convergencias) con deformaciones mayores al 5% del diámetro nominal por exceso o por defecto.

8. MATERIALES 8.1 Chapas metálicas Las láminas del LINER o chapas metálicas fabricadas bajo la norma AISI 1011, serán entregadas galvanizadas por un sistema de inmersión en caliente, de acuerdo al procedimiento de la norma ASTM A123. Las láminas se entregarán curvadas a tres radios nominales

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Con el suministro de las láminas del LINER, se entregarán los certificados de calidad del producto y el certificado de origen del acero. 8.2 Pernos, roscas y tuercas Cada anillo se sujeta entre sí con pernos galvanizados ASTM A-307 de 5/8” x 1-1/4”, como lo indica el procedimiento para instalación de los anillos Los pernos roscas y tuercas, son fabricados con base en la norma ASTM A 307 y son galvanizados por inmersión en caliente, con base en la norma ASTM A 123. Su detalle en dimensiones se encuentra en el plano de detalle del sistema constructivo. 9. INYECCIONES DE CONTACTO Cada que termine la jornada, se realizará una inyección en mortero fluido de contacto, con una proporción de 1 parte de cemento por 4 de arena de peña, entre la lámina y el terreno con un mezclado de mínimo 1,5 minutos y se debe mantener agitada la mezcla mientras se termina de utilizar en su totalidad. La inyección aplica por medio de un orificio ubicado en la lámina superior, hasta llenar todos los espacios vacíos. Esto garantiza la estabilidad del túnel y evita la posible deformación por esfuerzos puntuales. Los orificios de inyección, serán taponados, una vez cumplida su función.

10. ASPECTOS DE DISEÑO Los diseños, se realizan con base en investigaciones de campo sobre las cargas a las que será sometido el TUNNEL LINER. Para ello, se ha realizado previamente a los cálculos de cargas, un análisis geotécnico con una firma especializada, de lo que adjuntamos el informe a este documento. 10.1 Criterios de diseño El diseño estructural se basa y obedece a los criterios de la AASHTO División 1, Sección 15 Décimo Séptima Edición 2002, Steel Tunnel Liner Plates (Standard Specification for Highway Bridges, Div 1, Design) y se anexa a este documento. El espesor de las chapas es determinado directamente del diseño estructural.

11. OTRAS CONSIDERACIONES 11.1 Sistema de Ventilación Se requerirá el suministro de aire fresco por medio de inyectores, para el control de altas temperaturas y manejo de gases indeseados. De ser necesario durante la construcción de los túneles se instalara un sistema de ventilación forzada, se instalarán conductos en PVC de Ø 4” o mas, que se prolongaran a medida que avanza el túnel. Este se encarga de mantener aire fresco en el frente de excavación y disuelve cualquier gas toxico o explosivo que pudiera aparecer en el terreno. En particular se verificara en forma continua que las concentraciones de monóxido de carbono (CO), metano (CH4), sulfito de hidrogeno (H2S) no excedan del 0.0005%, 0.25% y 0.001% respectivamente, así como que la concentración de oxigeno sea igual o superior al 20%

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11.2 Sistema de Iluminación Para los túneles se instalará un sistema de iluminación que se opera desde un tablero externo al pozo de acceso, compuesto por reflectores herméticos que se ubican a un costado de la clave del túnel cada 12m y en el frente de excavación de 500W que permite detallar el corte de excavación, la armada de los anillos y la inyección de contacto. La instalación desde el tablero y entre las lámparas contara con cables encauchetados especiales para este propósito. 11.3 Registros Se llevará una bitácora, en la cual se incluirán por lo menos, los datos de avance de obra diarios, materiales utilizados e información que resulte relevante anotar sobre el procedimiento y eventuales sucesos que afecten los procesos constructivos. 11.4 Seguridad industrial El personal utilizado para la construcción de los pozos será dotado con todos los elementos de protección personal necesarios para esta clase de trabajos. La seguridad industrial, obedece a la solicitud del contratante para este tipo de trabajos y obra. Se incluirá todo lo dispuesto por las normas Siso y habrá un profesional especializado a cargo, en el sitio de la obra. 12. PERSONAL 12.1 Relación del personal requerido En general todos los trabajos estarán a cargo del Ingeniero Residente y bajo la supervisión de la Interventoría general del proyecto. Se dispondrá del siguiente personal: -

Ingeniero Residente. Residente Siso

12.2 Cuadrilla Típica Túneles -

Armador 1 Armador 2 Picador 1 Picador 2 Ayudante 1

13. EQUIPO 13.1 Relación de equipo requerido - Bomba de inyección manual de mortero. - Equipo de soldadura. - Bombas de agua de 2” y 3”. - Equipo de topografía. - Iluminación. - Equipo de ventilación. - Herramienta menor