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UNIVERSIDAD CATOLICA SANTO TORIBIO DE MOGROVEJO

INGENIERÍA CIVIL Y AMBIENTAL TÚNELES

 CURSO:

TECNOLOGÍA DE LOS MATERIALES PARA LA CONSTRUCCIÓN

APLICACIÓN DE LAS ROCAS EN LAS OBRAS DE INGENIERÍA CIVIL

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ÍNDICE SISTEMAS DE EXCAVACIÓN ........................................................................................................... 3 1. PROCEDIMIENTOS CONSTRUCTIVOS .................................................................................... 3 2. métodos de excavación de túneles en roca .......................................................................... 3 3. PERFORACIÓN Y VOLADURA (D&B)....................................................................................... 3 4. Ciclo de trabajo ..................................................................................................................... 3 5. EXCAVACIÓN CON MEDIOS MECANIZADOS (TBMs) ............................................................. 4 TOPO (Open Shield)............................................................................................................... 4 ESCUDO SIMPLE (Single Shield) ............................................................................................. 4 6. EXCAVACIÓN POR MEDIOS MECÁNICOS............................................................................... 4 ROZADORA (Roadheader) ..................................................................................................... 4 MARTILLO HIDRAULICO......................................................................................................... 4 SISTEMA DE SOPORTE Y REVESTIMIENTO ..................................................................................... 5 1. El SOPORTE ............................................................................................................................ 5 2. NUEVO MÉTODO AUSTRIACO (NATM).................................................................................. 5 3. ELEMENTOS TÍPICOS DEL SOPORTE ...................................................................................... 5 4. Construcción de falsos túneles.............................................................................................. 5 5. Carros de encofrado para túnel ........................................................................................... 6 6. Método Belga de construcción de túneles............................................................................ 6

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[Título] SISTEMAS DE EXCAVACIÓN 1. PROCEDIMIENTOS CONSTRUCTIVOS 

Dependen del tipo de terreno a atravesar: Roca o suelos

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La excavación en roca es lo más habitual en los túneles de carretera

2. métodos de excavación de túneles en roca  

Perforación y voladura, mediante la utilización de barrenos y explosivo Excavación mecánica, mediante tuneladoras o topos (TBM), y máquinas de ataque puntual, rozadoras o martillos de impacto.

3. PERFORACIÓN Y VOLADURA (D&B)  

Apto para todo tipo de rocas, excepto las muy blandas y fisuradas Es el sistema más utilizado por su versatilidad. Se puede emplear tanto a sección completa como partida (secuencial) en avance y destroza.

4. Ciclo de trabajo        

Diseño del plan de tiro Perforación de los barrenos Carga del explosivo y detonadores Voladura Ventilación Desescombro Saneo Instalación del soporte

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5. EXCAVACIÓN CON MEDIOS MECANIZADOS (TBMs) TOPO (Open Shield)  

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Tuneladora integral abierta, parcialmente escudada, cuya única protección viene dada por unos espadines en la cabeza que protegen al operador. Ámbito de aplicación: roca dura, ya que la reacción para el avance se obtiene mediante codales retráctiles “grippers” que apoyán sobre la roca Rendimiento medio: 15 m/día. Pueden incorporar o no equipos para instalar el sostenimiento.

ESCUDO SIMPLE (Single Shield) 

La excavación con escudo va unida necesariamente a la colocación de un revestimiento prefabricado mediante dovelas prefabricadas de hormigón armado, que forman anillos que se ensamblan a la cola del escudo.

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La máquina obtiene la reacción de avance apoyándose sobre los anillos de dovelas instalados.

6. EXCAVACIÓN POR MEDIOS MECÁNICOS ROZADORA (Roadheader) 

Cabeza rotatoria provista de picas de fricción.

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La reacción viene dada por su peso.

MARTILLO HIDRAULICO 

Roca blanda y/o fracturada

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La pica puede penetrar separando fragmentos.

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SISTEMA DE SOPORTE Y REVESTIMIENTO 1. El SOPORTE  

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La necesidad de soporte está condicionada por la capacidad del terreno de alcanzar una situación de equilibrio estable tras la excavación. Puede ser total, como arco resistente, o parcial para sostenimiento de cuñas o bloques potencialmente inestables. En general el soporte es un elemento drenante, a través de la masa o como consecuencia de la fisuración por entrada en carga.

2. NUEVO MÉTODO AUSTRIACO (NATM) 

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 

Basado en permitir relajar el terreno para que disminuyan los empujes, de manera que colabore la corona de terreno que envuelve al túnel como elemento resistente junto con el sostenimiento. El sostenimiento se realiza mediante concreto lanzado con refuerzo de malla metálica o fibras . Como refuerzo se emplean bulones (pernos de anclaje) y cerchas. Exige un exhaustivo control de desplazamientos (convergencias).

3. ELEMENTOS TÍPICOS DEL SOPORTE     

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Concreto lanzado (en distintas capas, con o sin fibra metálica). Pernos (Bulones de acero corrugado con resina, de expansión, auto-perforantes). Mallazo (electro-soldado). Cerchas (TH, reticulares) y elementos de sujección. Tresillones o separadores. Chapa Bernold. Paraguas mediantes enfilajes o micro-pilotes.

4. Construcción de falsos túneles Un falso túnel es una infraestructura que se construye cuando un obstáculo natural de escasa altura debe ser atravesado por una línea ferroviaria o por una carretera, de forma que no resulta conveniente perforar un túnel debido al escaso recubrimiento y al 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 de minimizar el impacto ambiental de la vía de comunicación, especialmente cuando el trazado pasa cerca de zonas urbanas.

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5. Carros de encofrado para túnel Los carros de encofrado para túneles constituyen estructuras auxiliares móviles que sirven para realizar el hormigonado de la sección. Combina la estructura de apeo con el encofrado que da forma a la bóveda. Estos sistemas de encofrado, están formados por una subestructura interior, y paneles que cubren y se unen de forma solidaria a dicha subestructura, ambos de naturaleza metálica, conformando un carro de encofrado ajustado a la geometría de sección del túnel, cuyo avance es través de carriles o raíles. Suelen disponer de sistemas hidráulicos para el avance, el encofrado, el desencofrado, el centraje transversal y el plegado de los hastiales, aunque también hay sistemas de accionamiento manual.

6. Método Belga de construcción de túneles Excavación de bóveda en método belga (Método de galería de clave) es un método para la construcción de túneles. Este método consiste en realizar la excavación abriendo una pequeña galería en clave del túnel para ir ensanchándola poco a poco, protegiendo y entibando el frente, hasta permitir hormigonar toda la bóveda. El primer elemento excavado es la bóveda del túnel (se suele denominar avance en bóveda o calota). La bóveda se sostiene en el terreno mediante un entramado progresivo de madera. La bóveda se asegura con un encofrado y cuando está asegurada, la parte inferior se va excavando a medida que se va asegurando el avance. De esta forma la galería se va construyendo a medida que se avanza sin poner en riesgo a los trabajadores debido al hundimiento del túnel. Al abrir pequeñas secciones es posible solucionar cualquier problema que pudiera surgir de inestabilidad, puesto que la seguridad del

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método se basa en que se trabaja con un frente muy pequeño, normalmente inferior a 3 m2. Este método tiene la ventaja de estar muy comprobado en la práctica de la ingeniería civil, aunque su rendimiento es pequeño.

Esquema de ejecución de un túnel en mina por el método belga Resumiendo, las fases serían las siguientes: a) Excavación de la bóveda. Realmente se inicia con una galería de avance, entibada en la zona de clave, que va unos metros por delante de la bóveda, y desde la que se ensancha la excavación de esa zona. Esta excavación va unida a la debida entibación. b) Hormigonado de la bóveda con inyección del trasdós para rellenar huecos y asegurar el contacto terreno-hormigón. c) Excavación y entibación de hastiales por bataches, previa excavación en destroza. d) Hormigonado de hastiales por bataches. e) Destroza y hormigonado de la contra-bóveda.

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