Auscultacin en Tneles

AUSCULTACIN EN TNELES

En la construccin de tneles se avanza siempre con un cierto grado de indeterminacin, debido a la dificultad de conocer con exactitud las caractersticas del terreno a atravesar antes de iniciar la excavacin del tnel. Debido a la variabilidad del terreno, en los Proyectos siempre se incluyen varios tipos de sostenimiento, debindose aplicar uno u otro segn las caractersticas de la roca observadas en cada punto.

La auscultacin desempea un papel fundamental para comprobar en qu medida una tipologa de sostenimiento es adecuada a un concreto tipo de roca, as como para evaluar el grado de estabilidad conseguida en la excavacin y sostenimiento del tnel. La auscultacin permite detectar posibles inestabilidades que pudieran producirse durante el proceso constructivo, e incluso controlar deformaciones diferidas, una vez terminada la ejecucin del tnel, durante su etapa de funcionamiento.

La instrumentacin empleada con ms frecuencia en las obras subterrneas es la encaminada a medir los movimientos relativos del terreno hacia el interior de la excavacin, que proporciona una informacin directa y, por tanto, con menor posibilidad de error. Mediante las CONVERGENCIAS se miden los desplazamientos del contorno del tnel, mientras que con los EXTENSMETROS y con los INCLINMETROS se miden los movimientos en el interior del macizo rocoso.Complementariamente a esta se emplea tambin una instrumentacin cuyo fin es medir las tensiones en los elementos del sostenimiento provisto como las CLULAS DE PRESIN para evaluar tensiones del hormign proyectado, CLULAS DE CARGA para medir tensiones en los bulones y EXTENSMETROS aderidos a las cerchas para conocer su deformacin y, por tanto, su estado tensional.

De todas formas, la auscultacin del sostenimiento suele ser de tipo indirecto: se miden deformaciones para luego calcular tensiones, con mrgenes de error elevados por la heterogeneidad del problema. Por este motivo se debe tender siempre, en primera instancia, a auscultar los movimientos del terreno y dejar las otras medidas como informacin adicional que puede resultar de inters. Existen otros aparatos de instrumentacin que proporcionan otras medidas generalmente de menor uso: PIEZMETROS para conocer la profundidad del nivel fretico, TERMMETROS para medir las temperaturas de la roca, MEDIDOR DE ASIENTOS para medir los asientos superficiales o de edificios, etc.

Muchas veces se usa tambin la topografa convencional para medir movimientos, aunque deben emplearse aparatos de alta precisin (+/- 1 mm). La aplicacin ms utilizada es la relativa al control de los asientos superficiales sobre un tnel en construccin. Menos empleada es, sin embargo, en la medicin de los desplazamientos del contorno de la excavacin: convergencias, asientos de clave, etc.

El instrumento concreto de medicin, su manejo y la forma de adquisicin de datos es muy variable de unos modelos a otros. Existen actualmente varias firmas comerciales dedicadas a distribuir aparatos de auscultacin, debindose consultar a cada fabricante sobre las caractersticas concretas de un determinado aparato.

La adquisicin o lectura de datos puede ser manual o automtica. La lectura manual se hace habitualmente con un reloj comparador, y tiene el problema de una menor precisin y la posibilidad de que el operario cometa errores de lectura. La lectura automtica se hace mediante cuerda vibrante o potencimetros, segn el tipo de aparato, y se lee de forma digital mediante una centralita de lectura. Incluso es posible hoy en da transmitir los datos directamente en tiempo real a un ordenador central. Este mtodo evita los errores de lectura y transcripcin de datos, que de otra forma suelen ser bastante frecuentes.

En la tabla 8.1 se han resumido las mediciones de auscultacin ms frecuentes hoy en da dentro del campo de las obras subterrneas. En los apartados posteriores se incide ms en profundidad en los principales sistemas de instrumentacin.

La medicin de convergencias es la instrumentacin ms rpida, econmica y ms utilizada para el control de la excavacin de un tnel.

En la figura 8.1 puede verse una seccin tpica de medida de convergencias mediante cinta extensomtrica. La medicin se hace entre unos puntos que se anclan a la roca o al hormign proyectado en el contorno del tnel. Segn los diversos sistemas, estos puntos poseen en su extremo una rosca o un gancho donde se aplica el aparato de medicin. El punto de medida debe ir protegido con un tapn a fin de aislarlo del polvo del ambiente, que suele ser muy abundante en los tneles en construccin.

La cinta extensomtrica es una cinta mtrica metlica junto con un sistema que permite ponerla a una cierta tensin constante y un reloj comparador que aprecia, como mnimo, la dcima de milmetro. La cinta debe tensarse para que se aproxime lo ms posible a la lnea recta entre los puntos de medida.

En una seccin generalmente se colocan entre tres y cinco puntos o clavos de convergencia. Lo ms habitual es un punto en clave y otros dos, uno en cada hastial. La seccin de medida debe colocarse y empezarse a medir lo ms rpidamente posible tras la excavacin, ya que de otro modo se pierden gran parte de las deformaciones producidas.

De todas formas, hay un porcentaje importante del movimiento que se produce por delante del frente (un 30% aprox.), y otro porcentaje que se produce antes de empezar a medir (un 20% aprox.), por lo que con las convergencias nicamente se mide un 50% del movimiento total, o incluso menos. Las medidas deben hacerse diariamente hasta que se haya alcanzado la estabilizacin de los movimientos, e incluso dos lecturas diarias si la variacin es muy brusca. Es conveniente realizar adems medidas posteriores de comprobacin con periodicidad mensual.

La medida de convergencias es una medida relativa, es decir, slo conoce la variacin de distancias entre los puntos de medida, pero no su movimiento real.

Todas estas caractersticas hacen que las convergencias se usen ms bien de forma cualitativa que cuantitativa. Lo que interesa es conocer si la deformacin se estabiliza y cunto tarda en estabilizarse, as como comparar unas secciones con otras, lo que nos da una idea de la calidad de la roca y de si el sostenimiento es adecuado para cada tipo de roca.

Al ser una medida rpida de leer y econmica, se puede colocar en muchas secciones.

Normalmente se coloca una seccin cada 25 metros en tneles normales de carretera, y cada 10 15 metros en zonas de especial problemtica o en grandes cavernas.

Modernamente se utilizan tambin estaciones totales topogrficas de precisin para la medida de convergencias. En este caso se colocan unas dianas reflectantes pegadas al hormign en lugar de los clavos anclados. Otra posibilidad es estacionar el aparato en una base fija y durante la medida ajustar el prisma sucesivamente en cada punto de lectura. El primer sistema es ms rpido de leer, pero tiene el inconveniente de la suciedad que se deposita sobre las dianas, que imposibilita su lectura, y tambin la oscuridad del tnel, que dificulta la puntera del topgrafo hacia la misma. El segundo sistema resulta ms caro al tener que colocar una base fija para el aparato y otra en cada punto de control y necesitar un operario adicional.

En ciertas ocasiones resulta muy conveniente controlar los asientos superficiales por encima del tnel. Esto es especialmente evidente en tneles urbanos, donde existen edificaciones prximas y la cobertera sobre la excavacin es pequea. En tneles de montaa no se suele hacer, salvo circunstancias especiales.

El mtodo habitual de medida es topogrfico, utilizando un nivel de precisin, que permite apreciar el medio milmetro. Los hitos o puntos de nivelacin se distribuyen sobre la traza del tnel, situando uno o varios lo suficientemente alejados del mismo para que sirvan de referencia. De este modo el nivel puede estacionarse dentro de la zona de influencia de la excavacin.

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