TÚNEL

Definición:

► Paso subterráneo abiertoartificialmente para establecer unacomunicación y tienen diferentescaracterísticas según sean paraferrocarril, carretera o canal.

Las razones habituales paradesarrollar un túnel son:

Terreno

Economía

Ordenación Urbanística y de tráfico

Estética y Salud

Minería

Características de un Túnel

► El desarrollo de un túnel se realiza de igualmanera que cualquier obra a cielo abiertoteniendo en cuenta el tipo de secciónelegida. Después de determinar los puntosentre los que se traza el túnel se deberánrealizar:

a) Planta

b) Rasante

c) Sección

PLANTA

RASANTE

SECCIÓN

LEVANTAMIENTO PRELIMINAR

►Para la realización del proyecto del trazo deltúnel será necesario efectuar unlevantamiento de toda la zona objeto delestudio, puede consistir en unas seccionestransversales en los extremos del túnel opuede requerir un levantamiento aéreo quecubra varios kilómetros cuadrados.

LEVANTAMIENTO PARA EL PROYECTO

► Los puntos más convenientes para lasbocas del túnel y a partir de ellasefectuaremos el levantamiento y loscálculos para obtener todos los datospara su replanteo.

► La unión entre las dos bocas se debe realizar en línea recta.

TRABAJOS DE CAMPO

►Planimetría

►Altimetría

Planimetría

► Para un túnel corto entre dos puntos de lasuperficie del terreno, como en el caso de unacarretera que debe atravesar una loma, se levantauna pequeña red de triángulos o itinerarioplanimetrito entre las bocas que siempre esconveniente cerrar.

► En el caso de túneles en zonas montañosas notienen pendiente ni dirección constante se suelenperforar al mismo tiempo por uno o varios puntosintermedios. El trabajo topográfico de superficieconsistirá, en una rede de triángulos, que siempreserá conveniente cerrar.

Los vértices de la triangulación se procuraránque cumpla con los siguientes requisitos:

1. Situar vértices de la triangulación en las proximidades de cada boca del túnel y del pozo auxiliar.

2. El sistema debe estar formado por una cadena de dos o más triángulos o cuadriláteros.

3. Deberán medirse por lo menos dos bases, de modo que cada una de ellas construya un lado completo de un triangulo o cuadrilátero; otras veces habrá que medir la de menor dimensión, amplificarla y trasladarla al lugar conveniente.

Altimetría

►Tanto si el túnel es corto como largo será necesario efectuar un itinerario de nivelación de precisión para relacionar las alturas de ambas bocas; en el caso del túnel largo con pozos auxiliares o socavones para comunicar con la traza, también las relacionaremos con señales permanentes de las bocas mediante un itinerario.

TIPOS DE TÚNELES

1. Obras de Paso: Las obras de pasobajo las vías de comunicación, paraaguas u otras viales.

2. Conducciones de alcantarilladoy saneamiento: Sistemas desaneamiento y alcantarillado de losnúcleos urbanos precisan delproyecto y construcción deconducciones y galeríassubterráneas de diversos tipos.

3. Túneles de Carreteras,Ferrocarriles y Canales: Dedicadosal paso de vehículos, trenes y metro.

4. Conducción de Agua a Presión:Para el transporte de agua a presióndesde el vaso de una presa deembalse de aprovechamientohidroeléctrico a las turbinas de unacentral de producción de energíaeléctrica aguas abajo.

5. Túneles de Mina:

Se tienen unas condiciones de proyecto y diseñomuy diferentes respecto de un túnel carretero,puesto que en el de mina se buscan solucionespara acceder a las capas de mineral, para luegoseguir esas capas, excavarlas y efectuar laextracción del mineral. Desde el punto de vista dela topografía estos túneles tienen una exigencia deprecisión en el replanteo menor que en el caso delos túneles carreteros.

MAQUINARIA PARA LA CONSTRUCCION DE TÚNELES

En este apartado trataremos de dar una idea global de lasdistintas técnicas de construcción de túneles y mostrar de unamanera muy somera los distintos tipos de maquinaria queexisten. Debido a las particularidades de cada proyecto, talescomo la geología, diámetro, longitud del túnel, etc., cada unonecesita una máquina distinta. Aun así, la tecnología quedomina el mercado se puede clasificar, en términos generales,en dos tipos.

En este caso, la máquina y los tubos que formaránposteriormente el túnel, se hincan mediante cilindroshidráulicos.

• Microtuneladoras

El 90 % de las microtuneladoras que seconstruyen en la actualidad utilizan lasventajas de los lodos bentoníticos parala perforación. Tanto en terrenosrocosos, en gravas, como en terrenosblandos, esta ejecución se hademostrado que es la más apropiada.

En la extracción por bombeo, lasuspensión bentonítica tiene dosfunciones:

1. Soportar el frente.

2. Actuar como medio de transporte de escombros.

El material de desecho junto con la suspensión seextrae mediante bombas centrífugas a lasuperficie, donde los lodos bentoníticos seaislarán del escombro mediante una plantaseparadora y se volverá a inyectar al circuito dealimentación. Ventaja: su uso en niveles freáticos.Se trata por lo tanto de un sistema universal deóptimos resultados.

De entre todas las microtuneladoras bentoníticas que existen en el mercado,destacan las microtuneladoras con un rodamiento / accionamiento periférico,donde en su interior se encuentra la puerta de acceso a la cámara demachaqueo.

Gracias a esta puerta de acceso y al nuevo diseño de discos de corte se permitecambiar las herramientas de corte desde la parte posterior de la rueda de corte(cámara de machaqueo) sin necesidad de acceder al frente.

Con estas novedades se ha ganado en rapidez y en seguridad. Además, ahoralas microtuneladoras para hincas de DN (diámetro nominal) 1200 permitenesta nueva ejecución mientras que anteriormente las microtuneladoras conpuerta de acceso al frente debían ser como mínimo para hincas de DN1600.

Estas novedades permiten realizar hincas de larga distancia en terreno rocosode gran dureza a partir de DN1200.

1.Rueda de Corte.2. Cámara de extracción3. Machacadora.4. Diana ELS.5. Rodamiento periférico.6. Switch box.7. Motores.8. Toberas de inyección.9. Toberas de inyección

rueda de corte.10. Puerta de acceso.11. Tubería de extracción.12. Cilindros de orientación.13. Bypass.14. Bomba accionamiento principal.15. Motor accionamiento principal.16. Puerta de esclusa

Las microtuneladoras EPB son las ideales para trabajar enterrenos homogéneos y blandos, con condiciones geológicasestables.

Estas microtuneladoras se fabrican para diámetros superiores a1400 mm. El material se extrae del frente mediante un tornillosinfín. Una vez evacuado del tornillo sinfín se extrae al exteriorgracias a una potente bomba.

El modo EPB garantiza la estabilidad del frente de excavación,evitándose la realización de cavernas o desprendimientos en elfrente. Si fuera necesario, estas máquinas están equipadas parainyectar agua o espuma al frente para tratar así el terreno para suexcavación.

1. Rueda de Corte.2. Cámara de excavación.3. Accionamiento principal.4. Accionamiento.5. Junta articulada.6. Motor principal.7. Tornillo sinfín.8. Desagüe del tornillo sinfín.9. Bomba de extracción del material.10. Circuito de extracción.11. Motor de la bomba de extracción del material.12. Depósito hidráulico de bomba de extracción.13. Depósito hidráulico de bomba de máquina.14. Bomba hidráulica para máquina.15. Pared de presión.

Una vez realizado un avance, la máquina coloca el revestimiento y deja el túnel totalmente realizado.

• Escudos EPB• Escudos Mixshield• Escudos para roca dura• Doble escudos• Topos

Las dovelas son elementosprefabricados de hormigónarmado que se atornillan entre siformando un anillo troncocónico.La construcción del túnel conrevestimiento por anillosprefabricados permite el trazadode curvas, tanto en planta comoen alzado. Esto es debido a que losanillos son troncos de conos, ycolocando las caras convergentescontiguas se consigue obtener unaalineación curva.

Dovela superior en clave o piezallave:

En todos los diseños de anillos (anillouniversal, anillo convencional) sediseña una dovela de menor tamaño,denominada clave o llave, que es laúltima pieza a colocar durante laconstrucción del anillo con el erector.

Relleno del trasdós:

El trasdós es el espacio de sobrecorteque realiza la tuneladora con relaciónal diámetro exterior del anillo. Paraevitar desplazamientos, roturas de lasdovelas y asentamientos, este espacioes rellenado con mortero inyectado.

Los topos son tuneladoras diseñadas para poder excavar rocasduras y medias sin grandes necesidades de soporte inicial. Loselementos principales que forman un topo son dos, la cabeza decorte y la sección de anclaje, compuesta a su vez por: los codaleso grippers, los cilindros y el Back up o carro estructural.

En el diseño de un topo, la parte fundamental a estudiar conmás detenimiento es la cabeza de corte y la posición de lasherramientas de corte, discos de corte, rastrillos, cangilones dedesescombro y coppy cutters que se van a instalar en ella.

La fuerza para realizar el avance se obtiene como reacción de losgrippers contra el terreno.

1. Rueda de corte para roca2. Rodamiento principal3. Escudo para la rueda de corte4. Kelly interior5. Kelly exterior6. Cinta transportadora7. Accionamiento rueda de corte8. Soporte delantero9. Soporte trasero10. Motor eléctrico

El topo ensanchador es, como su propio nombre indica, aquel topo que seutiliza para agrandar túneles y así evitar las consecuencias de las fuerzas deagarre en la excavación finalizada, ya que los topos ensanchadores tienen losgrippers delante de la rueda de corte.

Los topos para planos inclinados están especialmente diseñados para larealización de túneles con pendientes mayores de 10% y que han llegado al50%. Estos topos han sido utilizados en la construcción de funicularessubterráneos a estaciones de esquí, túneles de centrales eléctricas, minas, etc.

Sistema de avance de un topo: La sección de anclaje de un topo comprende:Un carro estructural o back up, un conjunto de zapatas de anclaje denominadoscodales o grippers, y los cilindros de empuje de la máquina.

Los codales o grippers: Son las zapatas que apoyan la máquina contra la rocadurante el avance. Deben de soportar la fuerza de empuje necesaria para elavance del topo, proporcionada por los cilindros de empuje y transmitirla a lasparedes del túnel.

Método de avance:

El funcionamiento de un topo se compone de 5 ciclos bien diferenciados:

1. La máquina es acodalada en el túnel. Comienza la excavación.

2. Los cilindros de empuje del cabezal de corte llegan al final de su carrera. Se para la excavación.

3. Los soportes delanteros y traseros se extienden y se retraen los codales. EL cuerpo principal de la máquina o Kelly exterior se desliza suavemente hacia delante.

4. La máquina se alinea usando el soporte trasero.

5. Los codales son extendidos y los soportes recogidos. La máquina está lista para iniciar un nuevo ciclo