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Túneles viales. Un reto para la Ingeniería NacionalUniversidad Santo Tomás, junio 13 de 2014

LA ENSEÑANZA DE LA CÁTEDRATÚNELES

Álvaro Correa ArroyaveProfesor USTA

Maestría en Infraestructura VialDirector Ejecutivo ACTOS

Túnel Segunda Calzada Bogotá-Villavicencio


¿Porqué túneles viales en Colombia?

Veamos

SITUACIONES COMUNES EN NUESTRASCARRETERAS



A modo de introducción


Unas palabras respecto a la jornada“Túneles viales. Un reto para la Ingeniería Nacional”

Los primeros retos que debemos enfrentar corresponden a develar el temor a lo desconocido: lostúneles no son ni costosos ni inseguros, tampoco son difíciles de construir; además, con la tecnologíaactual se pueden construir Obras Subterráneas de cualquier forma y volumen y en prácticamentecualquier tipo de terreno.


En el caso colombiano, ya hemos logrado sobrepasar la barrera de los tomadores de decisión,quienes hace algunos años, por desconocimiento, quizá, eludían este tipo de proyectos.

Mas, hoy, los túneles (y en general todas las obras subterráneas) hacen parte del estudio dealternativas de todos los proyectos, trátese de vías, minas, centrales hidroeléctricas o para otros usoscomo almacenamiento, refugios y lugares turísticos).

En túneles viales, podríamos decir, sin temor a equivocarnos, que este boom surgió a partir del fin delsiglo XX, con la construcción de los túneles Argelino Durán Quintero, Misael Pastrana Borrero yFernando Gómez Martínez.


Hoy en día la construcción de túneles viales, ya es una práctica más de la ingeniería, razón por la cualdebemos preocuparnos por innovar en ese tipo de proyectos, buscando la manera de que ellos seanmás amigables con los presupuestos, con la comunidad, con el medio ambiente y con el usuario.

Lo anterior obliga a repensar sobre los siguientes aspectos:

1.- El revestimiento del túnel2.- El uso de los escombros3.- El uso del agua colectada4.- La comodidad en el interior del túnel5.- El diseño de los portales6.- El tratamiento del aire viciado en los portales7.- El emboquille8.- Túneles de dos niveles9.- Túneles gemelos10.- Otros

Algunos de estos retos ya han sido resueltos en algunosproyectos alrededor del mundo

Túnel de ZhongnanshanCorea del Sur

Túnel de Förbifart-StockholmSuecia

Túnel de MontblancFrancia

Túnel Est (dúplex)Francia

Algunos de estos retos ya han sido resueltos en algunosproyectos alrededor del mundo


También obliga a pensar sobre la calidad de los profesionales, técnicos y tecnólogos quedemandarán estos proyectos.

Profesionales especialistas en túneles no sólo en su diseño y construcción, sino también en sumantenimiento y servicios, así como en su relación con el medio social, ambiental, jurídico yfinanciero.

Necesitamos técnicos y tecnólogos capacitados en el SENA y otros institutos de enseñanza dereconocida trascendencia, como el INCAP, para ejercer actividades como soldadura, laboratoristasexpertos en manejo de rocas, suelos y aguas, manejo de maquinaria especializada, manejo desustancias combustibles, explosivas y peligrosas, así como expertos en seguridad industrial.


No nos puede seguir pasando lo que ocurre hoy en día que por falta de especialistas eneste campo de los túneles viales, los proyectos nos salen cada vez más costosos ydemorados.


La profesionalización de nuestros especialistas pasa por la enseñanza de la cátedra túneles ennuestro medio, la cual es prácticamente inexistente en estos momentos, pues en los casos en los quese imparte esta temática, no pasa de ser una asignatura más que a nivel de pregrado o de posgrado,hace parte de algún pénsum.

Siendo así entonces, el segundo reto que debemos resolver es el de la capacitación de nuestrosprofesionales con cursos que abarquen una amplia gama de aspectos relacionados con la utilizacióndel espacio subterráneo para estos fines, lo cual conlleva aspectos que van mucho más allá de lasimple construcción.

Analicemos algunos programas de pregrado y posgrado que incluyen en su plan de estudioseste tema de los túneles.


La Universidad de La Salle, dicta esta asignatura en el pregrado de Ingeniería Civil.

Temática fundamental

1. Introducción, generalidades y fundamentos de las obras subterráneas y túneles.2. Etapas y estudios requeridos para el diseño e Infraestructura subterránea urbana.3. Los sistemas de clasificación del macizo rocoso para túneles.4. La construcción de túneles. (Sostenimiento, revestimientos, manejo de aguas y métodos deexcavación).5. Monitoreo y Sistemas complementarios. (iluminación, ventilación, control y seguridad), Análisis yGestión del riesgo en proyectos de túneles.6. Introducción a la evaluación del estado esfuerzo-deformación de una estructura subterránea.


La Universidad Nacional de Colombia, dictará esta asignatura en el pregrado de IngenieríaCivil.


1. Introducción2. Propiedades del terreno: suelos3. Propiedades del terreno: macizos rocosos4. Estados de esfuerzos en excavaciones subterráneas5. Sistemas de soporte de túneles6. Métodos de construcción de túneles


La Universidad de Los Andes, dicta esta asignatura a nivel de posgrado.


1.- Introducción2.- Comportamiento mecánico de las rocas3.- Estudio del subsuelo4.- Diseño empírico5.- Modelación numérica6.- Estabilidad y sostenimiento de túneles profundos7.- Estabilidad y sostenimiento de túneles de poca profundidad


La Pontificia Universidad Javeriana, dicta esta asignatura a nivel de posgrado.


1. Introducción y enfoque2. Diseño geométrico de túneles.3. Conceptos básicos de mecánica de rocas4. Estudios para túneles.5. Fortificación de túneles6. Análisis teóricos7. Construcción de túneles


La Universidad Santo Tomás, dicta esta asignatura a nivel de posgrado.


1. Nociones generales de túneles2. Métodos de construcción de túneles3. Clasificaciones geomecánicas de terrenos4. Sostenimiento y revestimiento de túneles5. Instalaciones generales para la ejecución de un proyecto de túneles6. Ventilación durante construcción y operación7. Instrumentación y control geotécnico8. Subsidencia causada por la construcción


La Pontificia Universidad Javeriana, dicta un Seminario de Ingeniería de Túneles


1. Introducción2. Novedades y tendencias en la Ingeniería de túneles3. Desarrollo de túneles carreteros en Colombia4. Generalidades del diseño, trazado y sección5. Estudios geológicos e hidrogeológicos6. Estudios geotécnicos7. Análisis y diseño geotécnico de túneles8. Tecnologías de excavación y soporte9. Análisis y diseño del soporte o sostenimiento10. Instrumentación y monitoreo11. Impermeabilización, revestimiento y acabados12. Diseño de Portales13. Seguimiento y control de calidad de la obra (Opcional)14. Seguridad industrial durante construcción (Opcional)15. Sistema de iluminación16. Sistema de ventilación17. Sistema de control, supervisión y señalización18. Operación y mantenimiento de túneles19. Aspectos medioambientales en la construcción y operación de túneles (Opcional)


Las asociaciones científicas.

ACTOS -Asociación Colombiana de Túneles y Obras Subterráneas- fundada en el año 2002,es la única asociación a nivel Colombiano que realiza constantemente eventos relacionados conesta temática. Desde el año 2006, viene realizando los Seminarios Andinos de Túneles. Este año,en el mes de noviembre, realizará su 9º. Seminario.

La Sociedad Colombiana de Ingenieros, SCI, realiza igualmente eventos académicos en estesentido, aunque no con regularidad.

La Sociedad Colombiana de Geotecnia, SCG, incluye en sus Jornadas Geotécnicas esta temática,si bien no ha realizado ningún evento completamente dedicado a ella.


Programas de túneles en otras universidades en el mundo, a nivel de posgrados.Universidad de Chile.


1. Generalidades, Tipos de Túneles, Evolución de la Tunelería, Estrategias de diseño y Construcción2. Diseño Geotécnico de Túneles, con énfasis a condiciones de Roca3. Nuevo Método Austriaco de Construcción de Túneles (NATM) y Aspectos de construcción deTúneles en Suelo4. Excavación Convencional de Túneles en roca y suelo5. Excavación Mecanizada de Túneles en roca y suelo (Máquinas Tuneladoras TBM)6. Caracterización de Suelos, Obras de Acceso y Tratamientos del Terreno7. Tecnología del Hormigón Proyectado8. Revestimiento, Drenaje e Impermeabilización de Túneles9. Evaluación del Riesgo y del Efecto de las Excavaciones, Instrumentación y Monitoreo10. Instalaciones de Seguridad y Ventilación


Programas de túneles en AETOS (Asociación Española de Túneles y Obras Subterráneas), anivel de posgrados.

Maestría AETOS. IX Máster en Túneles y Obras Subterráneas

Módulo I. Bases de geología y geotecnia para el proyecto y la construcción de túnelesMódulo II. Normativa y criterios funcionalesMódulo III. Métodos clásicos y NATMMódulo IV. Túneles a cielo abiertoMódulo V. TuneladorasMódulo VI. Tratamientos del terrenoMódulo VII. Métodos numéricos para diseño y construcción de túnelesMódulo VIII. Inspección, mantenimiento y reparación de túnelesMódulo IX. Seguridad en la construcción y explotación de túnelesMódulo X. Tesina del Máster


Programas de túneles a nivel de posgrados en la UNAM, en colaboración con AMITOS.

Programa maestría en ingeniería. Orientación a túneles y obras subterráneas


1. Introducción al diseño, construcción, operación y mantenimiento de túneles y obras subterráneas2. Geología y Mecánica de Rocas3. Mecánica de Suelos4. Análisis de Excavaciones5. Métodos numéricos6. Excavación7. Sistemas de Sostenimiento8. Verificación del Comportamiento9. Seminario se Investigación 1. Casos Reales de Túneles en el Mundo10. Gerencia de Obra11. Obras Especiales para Túneles12. Seminario se Investigación 2. Tópicos Especiales13. Proyecto-investigación


¿Qué nos espera?


Instituto Nacional de Vías, INVÍAS, se encuentra preparando un documento muy completo, por intermedio de la Universidad delQuindío, que será el hilo director para el diseño y construcción de túneles, intitulado “Manual para el Diseño y Construcción deTúneles Viales en Colombia, el cual contendrá directrices de obligatorio cumplimiento.

Por su parte, la Sociedad Colombiana de Geotecnia, SCG, aprobó en su reciente asamblea la conformación de un Instituto paraestudios geotécnicos, el cual prestará sus servicios para todos los ensayos de caracterización de suelos y rocas, tanto enlaboratorio como en campo, el ICEIG.

La Academia, igualmente, viene desarrollando eventos en esta temática, y algunas de ellas, ya están pensando en abrir unDiplomado, caso de la Escuela Colombiana de Ingeniería, ECI, o una maestría, caso de la Universidad Santo Tomás.

No dispongo de información de otras universidades, pero no sería de extrañar que algunas de ellas se encuentren adelantandogestiones para proponer estudios de posgrado en estos temas, con la colaboración, muy probable, de organismosinternacionales de reconocido prestigio tales como AETOS y AMITOS, o universidades con las cuales se podría pactar unamovilidad profesoral y estudiantil.

INDUMIL, se encuentra desarrollando explosivos de seguridad y alta potencia para ser utilizados en la tunelería, y muyespecialmente explosivos para precorte, los cuales disminuirán los efectos de la sobre-excavación.


La Universidad Santo Tomás, además de su Maestría en Diseño y Construcción de Túneles Viales, que seencuentra en la etapa de formalización, tiene previsto, en su programación a corto plazo, primera semana deseptiembre, un curso corto sobre “Diseño y Construcción de Túneles Viales”, en el que en 60 horas, sedesarrollará la siguiente temática:

1. Introducción y características generales

2. Los trabajos de excavación

3. Los trabajos de sostenimiento

4. Otros trabajos

5. Impermeabilización y revestimiento

6. Control de obra e instalaciones complementarias

7. Perforación y Voladuras. Control de vibraciones

8. Seguridad y salud en obras subterráneas

Primer semestre

Generalidades sobre túneles vialesGeología, con énfasis en geología colombianaGeología estructuralMecánica de rocas experimentalElectiva I

Tercer semestre

Manejo de software´s especializadosMétodos de sostenimientoEl ambiente subterráneoServicios durante excavación y operación (ventilación,electrificación, iluminación, drenaje, señalización)Seminario de investigación IIElectiva III

Métodos de análisisInvestigación del subsueloMétodos de excavación de túnelesHidrogeologíaSeminario de Investigación IElectiva II

Segundo semestre

Electiva IVElectiva otra maestríaProyecto de grado

Cuarto semestre


Electivas:

Impactos ambientales generados por la excavación y servicio del túnelArquitectura de túnelesPerforación y voladuraGerencia de proyecto de túnelesTúneles en suelo (para Metros)Otras

Maestría en Diseño y Construcción de Túneles viales.


La Escuela Colombiana de Ingeniería, se encuentra diseñando un Diplomado, con el siguiente contenido,el cual se prevé abrir para el primer semestre de 2015:

MÓDULO 1. FundamentaciónMÓDULO 2. DiseñoGeneralidadesTúneles en rocaTúneles en sueloExcavación y soporteRevestimiento finalMétodos numéricosMÓDULO 3. Construcción y MonitoreoMÓDULO 4. Contrato y organización del proyectoMÓDULO 5. Materiales e infraestructuraMÓDULO 6. Análisis de Casos y visita técnica


Bibliografía. La bibliografía que estamos empleando en el país para nuestros cursos de Diseño yConstrucción de Túneles, es básicamente la siguiente:

Manual de Túneles y Obras Subterráneas. ITGM de España. Editor: Carlos López Jimeno. Segundaedición, mayo de 1997. Madrid.Ingeniería Geológica. Coordinador: Luís I. González de Vallejo, Madrid, 2002.Ingeotúneles. 20 tomos editados entre 1998 y 2014. Editor: Carlos López Jimeno. Madrid.Rock Mechanics design in mining and tunneling. Z. T. Bieniawski, 1984Excavaciones subterráneas en roca. E. Hoek and E. T. Brown, 1980Serie completa de los métodos recomendados por la ISRM para la caracterización de rocas enlaboratorio. Traducción de Álvaro Correa ArroyaveRock Engineering. Course notes by Evert Hoek. Curso disponible en la red.Design of supports in mines. Biron Arioglu, Istanbul, 1983Traité de Construction des tunnels. Károly Széchy. Editorial Dunod, Paris, 1970.Calcul des revêtements de tunnels. G. Falchi Delitala. Editorial Dunod, Paris, 1970.Tunnel Engineering Handbook. Editores: John O. Bickel and T.R. Kuesel. Londres, 1982Technical manual for design and construction of road tunnels-civil elements. U. S. Department oftransportation federal highway administration, 2009


Le calcul de tunnels par la méthode Convergence–Confinement. M. PANET, Presses de L’ÉcoleNationale des Ponts et ChausséesOuvrages souterraines. Conception, réalisation et entretien. A. Lecoanet, G. Colombet, F. Esteulle,Presses de L’École Nationale des Ponts et ChausséesConstructions Souterraines. Pedro J. HuergoTunneling Asia'97. C.V.J VARMA A.R.G RAO (Editores). Editorial A.A. Balkema/ Rotterdam, 1997Túneles, Planeación, Diseño y Construcción. Vol. I y II, Megaw & Barlett J.V. México, 1997,Surface and underground excavations methods, techniques and equipment. Ratan Raj Tatiyan, 2005Underground space use analysis of the past and lessons for the future. Edited by Yúcel Erdem y TülinCongress proceedings of the 31ST ITA-AITES World Tunnel. Solak (2005 mayo 7-12: Stanbul, Turkey)

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POR SU ATENCIÓN,MIL GRACIAS

Túnel de Sumapaz

la enseanaza de la ctedra tneles4

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