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UTILIZACIÓN DE MAPAS DE SINIESTRALIDAD GEOTÉCNICA Y DE

LEVANTAMIENTO DE ESTÁNDAR DE SOPORTE, APLICADO A

EXCAVACIONES SUBTERRÁNEASJULIO 2017

PREPARADO POR: LUIS LÉPEZ MORAGA - GEÓLOGO GEOTÉCNICO SENIOR

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1. INTRODUCCIÓNEL 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

▪ 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.

2

▪ PRESENTAR UN DIAGRAMA DE FLUJO, CON LAS ENTRADAS DE INFORMACIÓN NECESARIAS PARA EL MAPEO GEOTÉCNICO-GEOMECÁNICO Y EL LEVANTAMIENTO DE LA CONDICIÓN DEL SOSTENIMIENTO INSTALADO, ACTIVIDADES QUE PERMITEN DETERMINAR

EL RIESGO DE ESTABILIDAD EN LA EXCAVACIÓN.

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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 ASEGURA LA

ESTABILIDAD DE LA SECCIÓN EXCAVADA.

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-GEOMECÁNICODescripción Geológica: Macizo rocoso granodiorítico(GDRB), competente, de alta resistencia relativa conbajo fracturamiento y desarrollo de 3 sistemas deestructuras bien trabadas entre si.

Observaciones: Sección del túnel levemente irregular,con calidad constructiva regular. Moderada blocosidaden la sección del túnel y nivel de sobrexcavación deregular a bajo.

Fortificación de avance: Ejecutar según acuerdo DAND-VP para GDRB, Roca Tipo II: Instalar pernos despringline a springline (Pattern: 1,3 x 1,3, Largo: 3,0metros), desde la frente hasta los primeros 6,5 metrosde avance. Instalar pernos + malla de springline aspringline (Pattern: 1,3 x 1,3, Largo: 3,0 metros, MallaMFI 3500-100 Galvanizada) desde los 6,5 metros hastalos 13 metros de avance.

Consideraciones adicionales: En el avance, en bóveda,no se observa desarrollo de cuñas estructurales de grantamaño como en avances anteriores, pero es necesariodestacar que existen planos con orientacionesfavorables a su formación y en springline derecho hayblocosidad con potencial de activación y caída.

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5. TIPOS DE INESTABILIDADES GEOMECÁNICAS

CON CONTROL ESTRUCTURAL SIN CONTROL ESTRUCTURAL

• Cuñas y/o Bloques

• Zonas con mayor fracturamiento

• Estructuras subparalelas al eje deltúnel (cajas y techo)

• Zonas con arreglos de falla

• 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. 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)

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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.

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7. CONDICIÓN DE SOSTENIMIENTO INSTALADO Y SINIESTRALIDAD GEOMECÁNICATAL CÓMO SE HA MENCIONADO PREVIAMENTE, LA INTERSECCIÓN DE LOS LEVANTAMIENTOS CONDICIÓN DE SOSTENIMIENTO Y DE

SINIESTRALIDAD GEOTÉCNICA, PERMITE IDENTIFICAR TRAMOS CON MAYOR RIESGO DE INESTABILIDAD, EN LA SECCIÓN EXCAVADA.

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

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

Bloque desprendido 1.0x 0.3x0.5m aprox

UNIDAD GEOTÉCNICA: CHRIOL

UBICACIÓN: PORTAL CERRO NEGRO PK 68-70, PARADA

DE PERNOS 57-58.

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 SUB-VERTICAL.

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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CONDICIÓN GEOTÉCNICA TRAMO 67.8 A 70.8

• EL SECTOR DONDE OCURRE DESPRENDIMIENTO DE BLOQUE ROCOSO FUE EXCAVADO EN DICIEMBRE 2015, EN AVANCE PK 67.8A 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 A10, EQUIVALENTE A CONDICIÓN DESFAVORABLE, ESTO POR ESTRUCTURAS S3 SUBPARALELAS AL EJE DE EXCAVACIÓN DE LA GALERÍAY PERSISTENCIA MENOR A 2 M.

S3

S3S3

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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 alacuerdo 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 traslapemínimo de 30 cm.

Línea de gradiente

90 cm

Malla 1,6 m

Malla 1,38 m

Línea de último perno y malla, según estándar fortificación

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8. CONCLUSIONES1. 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.

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.

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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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