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• Renato Andrés Soto Canales

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UTILIZACIÓN DE MAPAS DE SINIESTRALIDAD GEOTÉCNICA Y DE LEVANTAMIENTO DE ESTÁNDAR DE SOPORTE, APLICADO A EXCAVACIONES SUBTERRÁNEAS JULIO 2017 PREPARADO POR: LUIS LÉPEZ MORAGA - GEÓLOGO GEOTÉCNICO SENIOR

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1. INTRODUCCIÓN EL DESARROLLO DE UNA SISTEMÁTICA DE CONTROL, EN OBRAS SUBTERRÁNEAS, QUE COMBINE MAPEO GEOTÉCNICO-GEOMECÁNICO Y EL LEVANTAMIENTO DE LA CONDICIÓN DEL SOSTENIMIENTO INSTALADO, CONSTITUYE UNA HERRAMIENTA DE GRAN UTILIDAD PARA IDENTIFICAR SECTORES CON RIESGO PARA LA ESTABILIDAD DE LA SECCIÓN EXCAVADA (SINIESTRALIDAD GEOMECÁNICA) E IMPLEMENTAR CAMPAÑAS FOCALIZADAS, DE SANEAMIENTO DE FORTIFICACIÓN, RE-FORTIFICACIÓN Y DAR ÉNFASIS A VALIDAR O DESCARTAR EL INPUT DE RIESGO ESTABLECIDO. EN OBRAS SUBTERRÁNEAS, LA VIDA ÚTIL DE LA EXCAVACIÓN ES UN PUNTO DE GRAN IMPORTANCIA PARA CUALQUIER PROYECTO Y QUE DEBE SER CONTROLADO, DURANTE LA CONSTRUCCIÓN, CON REGISTROS Y CRITERIOS TÉCNICOS APROPIADOS PARA ASEGURAR ASÍ SU ESTABILIDAD. ADEMÁS, LA DOCUMENTACIÓN Y REGISTROS MENCIONADOS DEBEN TENER UNA TRAZABILIDAD APROPIADA, QUE FACILITE LA BÚSQUEDA Y ACTUALIZACIÓN DE DICHA INFORMACIÓN.

2. OBJETIVOS ▪

PRESENTAR UN DIAGRAMA DE FLUJO, CON LAS ENTRADAS DE INFORMACIÓN NECESARIAS PARA EL MAPEO GEOTÉCNICOGEOMECÁNICO Y EL LEVANTAMIENTO DE LA CONDICIÓN DEL SOSTENIMIENTO INSTALADO, ACTIVIDADES QUE PERMITEN DETERMINAR EL RIESGO DE ESTABILIDAD EN LA EXCAVACIÓN.

▪

ESTABLECER METODOLÓGICAMENTE, COMO DOS VARIABLES, TRAZABLES Y DE LEVANTAMIENTO RUTINARIO COMO MAPEO GEOTÉCNICO-GEOMECÁNICO E INSPECCIÓN SISTEMÁTICA DE LA FORTIFICACIÓN, APORTAN A DISMINUIR LOS TIEMPOS DE ENTREGA DE OBRAS SUBTERRÁNEAS EN EJECUCIÓN, E INCREMENTAN LOS NIVELES DE SEGURIDAD EN EL DESARROLLO DEL TRABAJO. SIMIN 2017

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3. METODOLOGÍA LA METODOLOGÍA PROPUESTA, TIENE COMO PREMISA: 1. EL ESTÁNDAR DE SOSTENIMIENTO SEGÚN CALIDAD GEOTÉCNICA DEL MACIZO ROCOSO, DEFINIDO POR DISEÑO DE INGENIERÍA, POSIBILITA LA CONTENCIÓN DE LAS INESTABILIDADES GEOMECÁNICAS Y ESTABILIDAD DE LA SECCIÓN EXCAVADA.

ASEGURA

LA

2. LOS SECTORES CON INESTABILIDADES GEOMECÁNICAS IDENTIFICADAS, POSEEN UN POTENCIAL DE OCURRENCIA O DE ACTIVACIÓN Y COLAPSO (RIESGO DE ESTABILIDAD), INDUCIDO POR UN ESTÁNDAR DE SOSTENIMIENTO NO CUMPLIDO.

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4. MAPEO GEOTÉCNICO-GEOMECÁNICO Descripción Geológica: Macizo rocoso granodiorítico (GDRB), competente, de alta resistencia relativa con bajo fracturamiento y desarrollo de 3 sistemas de estructuras bien trabadas entre si. Observaciones: Sección del túnel levemente irregular, con calidad constructiva regular. Moderada blocosidad en la sección del túnel y nivel de sobrexcavación de regular a bajo.

Fortificación de avance: Ejecutar según acuerdo DANDVP para GDRB, Roca Tipo II: Instalar pernos de springline a springline (Pattern: 1,3 x 1,3, Largo: 3,0 metros), desde la frente hasta los primeros 6,5 metros de avance. Instalar pernos + malla de springline a springline (Pattern: 1,3 x 1,3, Largo: 3,0 metros, Malla MFI 3500-100 Galvanizada) desde los 6,5 metros hasta los 13 metros de avance. Consideraciones adicionales: En el avance, en bóveda, no se observa desarrollo de cuñas estructurales de gran tamaño como en avances anteriores, pero es necesario destacar que existen planos con orientaciones favorables a su formación y en springline derecho hay blocosidad con potencial de activación y caída.

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5. TIPOS DE INESTABILIDADES GEOMECÁNICAS CON CONTROL ESTRUCTURAL

• Cuñas y/o Bloques • Zonas con mayor fracturamiento • Estructuras subparalelas al eje del túnel (cajas y techo) • Zonas con arreglos de falla

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SIN CONTROL ESTRUCTURAL

• Depósito No Consolidado • Roca muy tectonizada y triturada, con resistencia R0

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6. INESTABILIDADES CON CONTROL ESTRUCTURAL

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6. INESTABILIDADES CON CONTROL ESTRUCTURAL

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6. CONDICIÓN DEL SOSTENIMIENTO INSTALADO PERNOS, CUMPLE / NO CUMPLE (CON ESTÁNDAR DE INSTALACIÓN):

• Falta instalación de pernos. (indicar cuantos) • Falta instalación de pernos puntuales o adicionales (ver nota Técnica) • Falta instalación de planchuelas. Mala instalación de planchuelas. (en tramo PK(desde-hasta) o en PK específico) • Falta instalación de tuercas. • Falta instalación de planchuelas y tuercas. • Falta apriete (torque) de tuercas (planchuelas sueltas). • Pernos y/o planchuelas en mal estado (doblada y/o dañada). • Pernos adicionales que no corresponden. (No solicitados) SIMIN 2017

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MALLA, CUMPLE / NO CUMPLE (CON ESTÁNDAR DE INSTALACIÓN):

• • • • •

Malla suelta sin afianzar al macizo rocoso. Falta de instalación en tramo PK(desde-hasta) o en PK específico. Traslape deficiente en tramo PK(desde-hasta) o en PK específico. Malla en mal estado (rasgada y/o dañada). Reparar malla. Reemplazar malla. Instalar malla a piso.

MARCOS, CUMPLE / NO CUMPLE (CON ESTÁNDAR DE INSTALACIÓN):

• Marcos con soldadura no apta. • Marcos reparados con alambres no aptos. • Marcos con elementos dañados (doblados, plegados, rasgados, etc.) • Marcos con conexiones mal apernadas. SIMIN 2017

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7. CONDICIÓN DE SOSTENIMIENTO INSTALADO Y SINIESTRALIDAD GEOMECÁNICA TAL CÓMO SE HA MENCIONADO PREVIAMENTE, LA INTERSECCIÓN DE LOS LEVANTAMIENTOS CONDICIÓN DE SOSTENIMIENTO SINIESTRALIDAD GEOTÉCNICA, PERMITE IDENTIFICAR TRAMOS CON MAYOR RIESGO DE INESTABILIDAD, EN LA SECCIÓN EXCAVADA.

Y DE

EN LA FIGURA, A LA IZQUIERDA, SE MUESTRA LA INFORMACIÓN DE SINIESTRALIDAD Y AL COSTADO DERECHO LA PLANTA DE VERIFICACIÓN DE ESTÁNDAR DE SOPORTE, A LA CUAL SE ADICIONAN LOS TRAMOS CON RIESGO GEOMECÁNICO. EN ESTE CASO, PARA LA CATEGORÍA DE RIESGO GEOMECÁNICO SE IDENTIFICARON, ENTRE PK 102,00 A 121,30, ESTRUCTURAS SUBPARALELAS AL EJE DEL TÚNEL, EN NIVEL MODERADO A MUY DESFAVORABLE. EN DICHO TRAMO, SÓLO ENTRE PK 110,40 Y 116,10 SE CUMPLE EL ESTÁNDAR DE FORTIFICACIÓN EN PERNOS Y MALLA, POR LO QUE EL ACHURADO DE RIESGO DE ESTABILIDAD POR CONDICIÓN DE SOSTENIMIENTO Y CONDICIÓN GEOMECÁNICA DESFAVORABLE SÓLO CUBRE LOS TRAMOS DONDE NO SE CUMPLE EL ESTÁNDAR DE SOSTENIMIENTO.

TRAZABILIDAD

ACTUALIZACIÓN

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7. EJEMPLO: DESCRIPCIÓN INCIDENTE DE ALTO POTENCIAL EN OBRA SUBTERRANEA UNIDAD GEOTÉCNICA: CHRIOL UBICACIÓN: PORTAL CERRO NEGRO PK 68-70, PARADA DE PERNOS 57-58.

Estructura Inclinado

Plano de sistema sub-vertical paralelo al eje de excavación (plano de deslizamiento)

CON FORTIFICACIÓN, MALLA INSTALADA SOBRE LA GRADIENTE. SE OBSERVA SISTEMA ESTRUCTURAL DESFAVORABLE A LA EXCAVACIÓN DEL TÚNEL (SUB-VERTICAL PARALELO AL EJE DE EXCAVACIÓN), CONJUGADO CON ESTRUCTURA INCLINADA QUE LO CORTA GENERANDO BLOQUE TIPO LAJA. EL CUAL SE HABRÍA DESLIZADO POR PLANO SUBVERTICAL.

EL 03-03-16 UN BLOQUE SE DESPRENDE BAJO LA MALLA DE FORTIFICACIÓN, DURANTE LA REALIZACIÓN DE TRABAJOS DE INSTALACIÓN DE CAÑERÍA PARA SERVICIOS POR CAJA IZQUIERDA, GOLPEANDO A TRABAJADOR EN PIE.

SE RECOPILARON LOS ANTECEDENTES GEOMECÁNICOS GENERALES, GEOTÉCNICOS, INFORMACIÓN DEL MAPEO DE AVANCE Y CONDICIÓN DE INSTALACIÓN DEL SOSTENIMIENTO DE LA EXCAVACIÓN.

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Bloque desprendido 1.0x 0.3x0.5m aprox 12

CONDICIÓN GEOTÉCNICA TRAMO 67.8 A 70.8 • EL SECTOR DONDE OCURRE DESPRENDIMIENTO DE BLOQUE ROCOSO FUE EXCAVADO EN DICIEMBRE 2015, EN AVANCE PK 67.8 A 70.8, DONDE SE DESCRIBIÓ TOBA RIOLÍTICA DE UNIDAD CHRIOL, CON DESARROLLO DE 3 SISTEMAS ESTRUCTURALES, CLASIFICADA GEOTÉCNICAMENTE COMO TIPO 2. • SEGÚN RMR BIENAWSKI 89 SE INDICÓ, PARA DICHO AVANCE, UN AJUSTE POR ORIENTACIÓN DE DISCONTINUIDADES IGUAL A 10, EQUIVALENTE A CONDICIÓN DESFAVORABLE, ESTO POR ESTRUCTURAS S3 SUBPARALELAS AL EJE DE EXCAVACIÓN DE LA GALERÍA Y PERSISTENCIA MENOR A 2 M.

S3

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VERIFICACIÓN DE INSTALACIÓN DE SOPORTE • EN EL TRAMO DE AVANCE PK 67.8 A 70.8 (TRONADURA 10 DE DICIEMBRE) LA INSPECCIÓN Y LEVANTAMIENTO GEOMECÁNICO EFECTUADO DURANTE 14 DICIEMBRE 2015 SE EVIDENCIA EN PLANTA DE VERIFICACIÓN DE INSTALACIÓN DE SOSTENIMIENTO A13M429-I1-DERK-00000-205MI05-0000-003 REV. 11, QUE INDICA PARA EL TRAMO CITADO UNA CONDICIÓN QUE NO CUMPLE INSTALACIÓN DE PERNOS Y MALLA.

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• El Estándar de instalación de Fortificación, para la fecha del avance PK 67.8 a 70.8, corresponde al acuerdo A13M429-I1-A13M429-00000-INFMI02-0000-008 Rev. 2 para CHRIOL, que establecía: I.

Perno L: 3 m (2.9 en Roca), ∅ 22 mm, acero A440-280H con planchuela (200x200x8 mm) y tuerca, en Pattern 1.2x1.2, lechado a columna completa (o resina carbothix). Eliminar perno para sujeción de malla ubicado a 0.80 cm piso.

II.

Malla 10006 o similar (MFI 3500-100), galvanizada hasta el último perno – optimizado respecto de diseño y con traslape mínimo de 30 cm.

Línea de último perno y malla, según estándar fortificación Línea de gradiente Malla 1,38 m

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Malla 1,6 m

90 cm

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8. CONCLUSIONES 1. EL DESARROLLO DE UNA SISTEMÁTICA DE CONTROL, EN OBRAS SUBTERRÁNEAS, QUE COMBINE MAPEO GEOTÉCNICOGEOMECÁNICO Y EL LEVANTAMIENTO DE LA CONDICIÓN DEL SOSTENIMIENTO INSTALADO, CONSTITUYE UNA HERRAMIENTA DE GRAN UTILIDAD, PARA IDENTIFICAR SECTORES CON RIESGO PARA LA ESTABILIDAD DE LA SECCIÓN EXCAVADA. 2. EN EL MAPEO GEOTÉCNICO-GEOMECÁNICO, SE IDENTIFICAN Y CARACTERIZAN ESTRUCTURAS, LO CUAL INMEDIATAMENTE PERMITE DETECTAR RIESGOS ASOCIADOS A INESTABILIDADES CON CONTROL ESTRUCTURAL. 3. INFORMACIÓN ADICIONAL DE TOPOGRAFÍA Y PROSPECCIONES EXPLORATORIAS APORTAN EN IDENTIFICAR LOS RIESGOS ASOCIADOS A INESTABILIDADES SIN CONTROL ESTRUCTURAL. 4. LA CONDICIÓN DEL SOSTENIMIENTO INSTALADO, PERMITE IDENTIFICAR EN LOS DESARROLLOS SUBTERRÁNEOS, AQUELLOS TRAMOS QUE CUMPLEN O NO CUMPLEN EL ESTÁNDAR PARA PERNOS, MALLA, MARCOS Y CABLES. 5. AL SUPERPONER LAS PLANTAS DE SINIESTRALIDAD GEOTÉCNICA Y DE ESTÁNDAR DE FORTIFICACIÓN INSTALADA, ES POSIBLE VISUALIZAR LAS ÁREAS O TRAMOS DE EXCAVACIÓN CON MAYOR RIESGO DE INESTABILIDAD O FALLA DE TERRENO

6. UN MAYOR RIESGO DE ESTABILIDAD, EN LA SECCIÓN EXCAVADA, SE VERIFICA CUANDO EN UN TRAMO SE COMBINAN PRESENCIA DE INESTABILIDADES GEOMECÁNICAS Y CONDICIÓN DE ESTÁNDAR DE SOSTENIMIENTO SIN CUMPLIR. 7. NO CONSTITUYE RIESGO DE ESTABILIDAD, EN LA SECCIÓN EXCAVADA, SI EN UN TRAMO SE COMBINAN PRESENCIA DE INESTABILIDADES GEOMECÁNICAS Y CONDICIÓN DE SOSTENIMIENTO CON CUMPLIMIENTO DE ESTÁNDAR. SIMIN 2017

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8. LA SISTEMÁTICA EXPUESTA, REQUIERE DE CONTINUA ACTUALIZACIÓN DE LA INFORMACIÓN LIGADA A LOS TRABAJOS DE SANEAMIENTO DE FORTIFICACIÓN, RE-FORTIFICACIÓN Y DE CONTROL DE CALIDAD A LA FORTIFICACIÓN, ESTO PARA QUE LAS ALERTAS DE RIESGO GEOMECÁNICO SEAN LO MÁS AJUSTADAS A LA DINÁMICA DE LA ACTIVIDAD CONSTRUCTIVA EN LA OBRA. 9. EL INCREMENTO EN EL NIVEL DE SEGURIDAD, EN LOS TRABAJOS, SE CUMPLE CUANDO SE CORRIGEN LAS OBSERVACIONES EN AQUELLOS TRAMOS QUE NO RESPETAN EL ESTÁNDAR DE FORTIFICACIÓN, ELIMINANDO CON ELLO EL RIESGO DE ESTABILIDAD POR CONDICIÓN DE SOSTENIMIENTO EN LA SECCIÓN EXCAVADA.

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