TUNELES

Tnel. Es una obra subterrnea de carcter lineal, cuyo objeto es la comunicacin de dos puntos, para realizar eltransportede personas, materiales entre otras cosas. Normalmente es artificial.Un tnel puede servir para peatones o ciclistas, aunque generalmente sirve para dar paso al trfico, paravehculos de motor, para ferrocarrilo para uncanal. Algunos sonacueductos, construidos para el transporte de agua (para consumo, paraaprovechamiento hidroelctricoo para el saneamiento). Tambin hay tneles diseados para servicios detelecomunicaciones. Incluso existen tneles para el paso de ciertas especies de animales. Algunos conectan zonas en conflicto o tienen carcter estratgico, ya que sirven como refugio como la montaa Cheyenne.En las grandes ciudades el transporte se realiza mediante una red de tneles donde se mueve elmetro. La posibilidad de soterrar ahorra espacio e impide el cruce al mismo nivel del tren con los peatones o los vehculos.

Tneles para peatones y ciclistas

Tneles vehiculares

Tneles para ferrocarril y metro

Partes de un tnel

Investigacin Geotcnica

Mtodos y equipos de excavacin en tnelesMedicin del grado de fracturacin de un macizo rocoso: el ndice RQD

La fracturacin de un macizo rocoso se define por el nmero, espaciado y condiciones de las discontinuidades que presenta, cualquiera que sea su origen y clase. El grado de fracturacin se suele expresar mediante elndice RQD(Rock Quality Designation), que representala relacin entre la suma de las longitudes de los framentos de testigo mayores de 10 cm y la longitud total del tramo considerado. ste ndice fuedesarrollado por Don U. Deere entre 1963 y 1967, en principio, para rocas gneas.Para estimar el RQD slo se consideran los fragmentos o trozos de testigo de material fresco, excluyndose los que presentan un grado de alteracin importante. La medida de este ndice se realiza en cada maniobra de sondeo o en cada cambio litolgico, siendo recomendable que la longitud de maniobra no exceda de 1,5 m. Adems, el dimetro mnimo de los testigos debe ser de 48 mm.Se puede decir que un RQD inferior a 25 indica un macizo rocoso de muy mala calidad, mientras que de 90 a 100, indica una calidad muy buena. Una calidad media en relacin a la fracturacin podra situarse entre 50 y 75.Aunque este ndice es muy utilizado, hay que tener en cuenta que no tiene en cuenta aspectos tan importantes como la orientacin del sondeo, separacin, rellenos y dems condiciones de las discontinuidades, por lo que no es suficiente para describir completamente las caractersticas de la fracturacin de un macizo rocoso.

Mtodo belga de construccin de tneles

Mtodo belga(tambin llamadoMtodo clsico de Madridomtodo de galera de clave) es un mtodo para la construccin detneles. Se basa en los principios que permitieron la construccin, en 1828, del tnel del Charleroi en el canal que enlaza Bruselas y Charleroi. Se caracteriza por la progresiva excavacinde los elementos que componen el tnel, de tal forma que se van retirando los elementos ms estables del tnel evitando el hundimiento o la falta de estabilidad del frente. El mtodo se denominamtodo clsico de Madridpor ser el mtodo ms empleado en la construccin de los tneles del metro de Madrid. Se suele aplicar a tneles con un ancho mximo de unos 8 m libres ms 3 m de ambos hastiales, es decir, de un mximo de 11 m.Este mtodo consiste en realizar la excavacin abriendo una pequea galera en clave del tnel para ir ensanchndola poco a poco, protegiendo y entibando el frente, hasta permitir hormigonar toda la bveda. El primer elemento excavado es labvedadel tnel (se suele denominaravance en bvedaocalota). La bveda se sostiene en el terreno mediante un entramado progresivo de madera. La bveda se asegura con unencofradoy cuando est asegurada, la parte inferior se va excavando a medida que se va asegurando el avance. De esta forma la galera se va construyendo a medida que se avanza sin poner en riesgo a los trabajadores debido al hundimiento del tnel. Al abrir pequeas secciones es posible solucionar cualquier problema que pudiera surgir de inestabilidad, puesto que la seguridad del mtodo se basa en que se trabaja con un frente muy pequeo, normalmente inferior a 3 m2.Este mtodo tiene la ventaja de estar muy comprobado en la prctica de la ingeniera civil, aunque su rendimiento es pequeo.

Esquema de ejecucin de un tnel en mina por el mtodo belgaResumiendo, las fases seran las siguientes:a)Excavacin de la bveda. Realmente se inicia con una galera de avance, entibada en la zona de clave, que va unos metros por delante de la bveda, y desde la que se ensancha la excavacin de esa zona. Esta excavacin va unida a la debida entibacin.b) Hormigonado de la bvedacon inyeccin del trasds para rellenar huecos y asegurar el contacto terreno-hormign.c)Excavacin y entibacin de hastiales por bataches, previa excavacin en destroza.d)Hormigonado de hastiales por bataches.e)Destroza y hormigonado de la contrabveda.Si la seccin del tnel es grande, las fases c) y d) se cambian, se excavan los hastiales en pozo y se hormigonan antes de excavar la destroza.

Tuneladora de doble escudo

Tuneladora de doble escudoLas denominadas tuneladoras dedoble escudoson mquinas que presentan caractersticas tanto de topo como de escudo. Se trata de un escudo telescpico articulado en dos piezas diseado para el sostenimiento del terreno cuando avanza la excavacin del tnel. Su principal caracterstica es su doble sistema de propulsin independiente, el primero para el escudo y el segundo para el topo.Es una mquina muy verstil, pues permite excavar tanto la roca dura que los escudos propiamente dichos no podran perforar, con rendimientos parecidos a los de los topos. Pero adems, permite la excavacin en terrenos inestables y heterogneos que los topos no podran ejecutar por s solos. Por tanto, se trata de la mejor solucin para macizos con tramos de geologa variable suelo-roca.La mquina presenta dos escudos: el delantero y el trasero. El delantero soporta la cabeza de corte, contiene el rodamiento principal, la corona de accionamiento y los sellos interno y externo. El trasero, tambin llamado escudo de anclaje, incorpora las zapatas de los grippers operables a travs de ventanas. En su parte posterior incorpora el erector de dovelas y los cilindros de empuje para la propulsin en modo escudo normal.El movimiento de estas dos partes es independiente, situndose los codales transversales o grippers en un hueco abierto entre ambas, por lo que la cabeza puede excavar mientras que en la cola se van montando los anillos de dovelas. As, los rendimientos alcanzadosson mayores que con un escudo simple. Al mismo tiempo que los cilindros de empuje principal impulsan hacia delante el escudo de cabeza y la rueda de corte realizan la excavacin, en el escudo trasero se procede al montaje de un nuevo anillo de dovelas de sostenimiento al abrigo del mismo. Este sistema se aplica en aquellos terrenos capaces de resistir la presin que transmiten los codales transversales.Cuando el terreno no es capaz de resistir la presin de los grippers, la tuneladora funciona como escudo simple, cerrndose el hueco de estos codales, apoyndose mediante unos cilindros auxiliares en el ltimo anillo colocado, para as obtener la reaccin necesaria para el empuje de la cabeza de corte. Por ello, trabajando en modo escudo, no es posible simultanear la excavacin con el montaje del anillo de dovelas.Micro tneles e hinca de tuberas

Laexcavacin con microtuneladoras(microtunnelling) y lahinca de tuberas(pipe jacking) surgen de la necesidad de llevar a cabo el tendido detuberassin la excavacin dezanja(trenchless)o ejecucin sin trinchera). El mtodo consiste en empujar la tubera desde un pozo e ir hincndola en el terreno a la vez que un elemento excavador por delante de ella va abriendo el hueco aprovechando el empuje transmitido por dicha tubera. Este mtodo se emplea para dimetros superiores a 500 mm, aunque puede llegarse a dimetros de 1200 a 4000 mm. Se denominan microtneles porque stos se realizan sin la presencia de operarios dentro de la perforacin, controlndose la perforadora de forma remota.

Elhincado de tuberas de hormign armadocon microtuneladoras es el sistema ms empleado. Consta de las siguientes partes principales: Pozo de ataque: debe disponer espacio suficiente para alojar los componentes de la hinca y proteger la zona de trabajo. Su pared posterior ha de ser capaz de resistir los empujes previstos para colocar la tubera. Cabeza perforadoraomicrotuneladora: formada bsicamente por el cabezal de ataque donde van colocados los grupos elctricos, oleohidrulico y compresor as como los depsitos de aire y combustible y las distintas coronas de corte dependiendo de los terrenos a perforar. La tuneladora avanza asistida por un lser de guiado y los cilindros de orientacin, que garantizan la correcta alineacin y direccin de la hinca. Los desechos de la excavacin se sacan por medio de una banda transportadora hacia el pozo de ataque. Una bomba de inyeccin de bentonita permite la lubricacin de los tubos y favorece el transporte del material de desecho. Elemento de empuje: formado por un sistema de cilindros hidrulicos en nmero adecuado al dimetro de los tubos que, a travs de una corona para repartir esfuerzos, empuja sobre los tubos para introducirlos en la perforacin. Dado que los cilindros hidrulicos tienen un recorrido limitado, se colocan unos postizos a medida que el tubo va introducindose con el fin de no parar el avance. Cuando la tubera hincada es de una longitud superior a 100 m, se hace necesario la utilizacin de estaciones intermedias de empuje. Estas constan de un sistema de cilindros hidrulicos de carrera corta, cuyo empuje acta alternndose con el de la estacin principal. La longitud de una perforacin viene condicionada por la mxima presin que pueden desarrollar los cilindros y, por otra parte, por la resistencia que ofrece la compresin longitudinal de la tubera.Construccin del pozo de ataque para estacin en Lnea 5 del Metro de Riad

El Metro de Riades un sistema de transporte rpido actualmente en construccin en la capital de Arabia Saud, formando parte del denominadoProyecto de Transporte Pblico de Riad (RPTP, por sus siglas en ingls). Su realizacin servir para acompaar a una reestructuracin del transporte pblico de la ciudad, que lo convertir en la columna vertebral del mismo. Comprende la construccin de un metro, un sistema de autobuses, as como infraestructuras y otros servicios asociados en la ciudad, convirtindose en el proyecto de transporte pblico ms grande del pas. El metro constar de seis lneas, para un total de 175 km, dando servicio al centro de la ciudad, al aeropuerto y al distrito financiero.A continuacin os dejo un vdeo realizado por la empresa PROIN3D donde se explica en detalle cmo ser la propuesta para el pozo de ataque central y su proceso constructivo para la estacin 5B3 de la lnea 5. Esta lneacorre bajo tierra en un tnel excavado a lo largo de King Abdulaziz Street, entre el rey Abdulaziz Centro Histrico y la Base Area Riyadh, antes de conectar con el rey Abdullah Road. La longitud de la lnea es de aproximadamente 12.9 km (8,0 millas) y cuenta con 10 estaciones, adems de 2 estaciones de transferencia con las lneas 1 y 2.

El tnel de San Gotardo en los Alpes suizos

Eltnel de base de San Gotardoes un tnel ferroviario bajo los Alpes suizos. Se considera el tnel ferroviario ms largo del mundo, con una longitud de 57 km y un total de 151,84 km de tneles y galeras.La perforacin concluy el 15 de octubre de 2010.La empresaAlpTransit Gotthardes la responsable de su construccin. Con vistas a reducir a la mitad el tiempo previsto comenz las obras desde cuatro puntos diferentes (finalmente fueron cinco) al mismo tiempo ubicados en Erstfeld, Amsteg, Sedrun, Faido y Bodio. Se construy un sistema de tneles con dos tubos principales de va nica, conectados cada 325 m aproximadamente por tneles de servicio. Los trenes podrn cambiar de tnel en alguna de las dos estaciones multifuncionales bajo Sedrun y Faido, que albergarn equipos de ventilacin e infraestructura tcnica y servirn como paradas de emergencia y rutas de evacuacin para casos de emergencia. El acceso a la estacin multifuncional de Sedrun ser un tnel casi plano de un kilmetro de longitud desde el valle donde se encuentra la ciudad de Sedrun. Por ello existe un proyecto local de transformar la estacin en una parada oficial de trenes llamada Porta Alpina.

Construccin de tneles por el mtodo alemnEl Mtodo Alemn de construccin de tneles se emplea cuando el terreno es muy malo o bien las luces del propio tnel son grandes, por encima de 8 m. Se utiliza mucho en estaciones subterrneas donde los andenes y la plataforma suman un ancho muy importante para utilizar mtodos de excavacin convencionales. En estos casos, es peligroso descalzar parte de la bveda para ejecutar los hastiales, tal y como propone el Mtodo Clsico o Belga.El Mtodo Alemn cambia las fases de ejecucin del Mtodo Belga. El orden de excavacin suele ser el siguiente: (1) hastiales, (2) bveda, (3) destroza, (4) solera. Para ejecutar los hastiales, se avanzan con dos galeras paralelas que se rellenan posteriormente de hormign. Una vez terminados los hastiales, se puede ejecutar la bveda, de forma que el anillo de bveda apoya sobre los estribos hormigonados. La destroza y la solera se realiza despus, siguiendo el proceso habitual del Mtodo Clsico.

Tuneladoras EPB: Escudos de presin de tierras

Dulcinea (Herrenknecht EPB Shield S-300). 4.364 toneladas de peso, longitud: 100 m (aprox.), dimetro exterior: 15,20 m, empuje: 316.000 kN, rendimiento mximo: 36 m/da y una potencia de 22.000 kWLastuneladoras EPB(en ingls,Earth Preasure Balance),son escudos de presin de tierras que se utilizan normalmente en la excavacin de terrenos cohesivos. Pertenecen al grupo de tuneladoras que denominamos escudos, que se diferencian de los topos por la carcasa metlica exterior que sostiene provisionalmente el frente de avance hasta que se coloca el sostenimiento definitivo. Los escudos EPB han sido utilizados con xito en la construccin de tneles, aunque tambin pueden emplearse con la tcnica de hinca de tubos. Como ventajas se encuentran sus elevados rendimientos, trabajando incluso bajo elnivel fretico, su versatilidad y respeto medioambiental, aunque requieren de una elevada inversin econmica.El sostenimiento del frentede excavacin se realiza con la propia tierra excavada, que se aloja en una cmara de extraccin para mantener la presin sobre el frente y minimizar asientos en superficie. Esta funcin se puede reforzar aadiendo espumas al material extrado, lo cual ampla la aplicabilidad de la mquina, al aumentar la plasticidad de los terrenos.El material se extrae mediante untornillo de Arqumedes, que en funcin de su velocidad de extraccin y bajo el control de la fuerza de avance proporcionada por los cilindros de propulsin, permite controlar la presin de balance de las tieras. El material excavado se deposita en una cinta transportadora a travs de un tornillo sinfn. El transporte del material al exterior se realiza mediante vehculos sobre rales o camiones.El sostenimiento definitivo del tnel se consigue mediante un revestimiento de dovelas prefabricadas, formadas normalmente por unas siete piezas. En elsiguiente link, se muestra un esquema con los componentes principales de nuestra tuneladora EPB para la colocacin de dovelas.

Esquema bsico de un escudo EPB1. Rueda de Corte.2. Accionamiento.3. Cmara de excavacin.4. Sensor de presin.5. Esclusa de aire comprimido.6. Erector de dovelas.7. Dovelas.8. Cilindros de propulsin.9. Cinta transportadoras10. Sinfn de extraccin.

Esta mquina puede dividirse en tres partes principales:el escudo y rueda de corte, el back up y el tren de avance. Elescudoes la parte principal, donde se encuentra la rueda de corte, los cilindros de empuje y los de gua; tambin se aloja en esta parte el tornillo sinfn y el erector de dovelas, entre otros. Elback up, que normalmente tiene ms de 80 m de longitud, aloja la cabina de mando, los motores principales, la cinta de extraccin de tierras, la ventilacin, el transformador elctrico, el equipo inyector de espuma y mortero as como las vas del tren. Por ltimo, eltrendispone de vagones para el escombro, un vagn para el mortero de relleno y algn vagn para el transporte de material o personal.

Construccin de tneles mediante el Nuevo Mtodo Austraco

Las tcnicas de gunitado y bulonado, junto con una nueva concepcin constructiva en la que el estado de tensiones-deformaciones del sistema tnel-terreno se controla desde el inicio de la excavacin, llevaron al desarrollo de un conjunto de sistemas de ejecucin del que el primeramente patentado (1.956), fue el denominadoNuevo Mtodo Austriaco.En estos mtodos, el sostenimiento provisional no se consigue como en los mtodos clsicos con cuadros rgidos, sobredimensionados para soportar la presin del terreno una vez se ha producido su deformacin, sino incorporando un medio de sostenimiento provisional ms flexible, que se adapte al terreno y trabaje desde el momento en que se efecta la excavacin. De este modo, se pretende que las condiciones resistentes del macizo sufran la menor alteracin posible, controlando (con medidores de convergencia, extensmetros, etc.) las deformaciones del terreno que se producen por descompresin al excavar y minimizando su magnitud por medio de un gunitado del terreno excavado y de otras tcnicas complementarias. Con ello se pretende que el terreno colabore como elemento resistente con el recubrimiento definitivo del tnel que en consecuencia resulta de bastante menos espesor que el que se obtendra con un mtodo tradicional.Estos principios son los que se aplican enel Nuevo Mtodo Austriaco, con las caractersticas constructivas que se exponen en la propia memoria original: La aplicacin de un revestimiento delgado semirrgido, colocado inmediatamente antes de que la roca se vea afectada por el proceso de descompresin. El revestimiento se disea para alcanzar un equilibrio permanente, despus de adaptarse a un reajuste de esfuerzos, sin especificar de qu material ha de ser construido. El revestimiento puede ser de cualquier material adecuado al propsito indicado, tal como anclajes, hormign proyectado, hormign prefabricado, arcos metlicos, pudiendo emplearse estos medios aisladamente o combinados entre s.La aplicacin del mtodo implica por tanto las siguientes fases:(1) Excavacin realizada con los medios que requiera el terreno, a plena seccin o por bataches.(2) Entibacin provisional inmediata a la excavacin, generalmente por medio de un gunitado que puede ir armado con una malla metlica y si es necesario reforzado con bulones, inyeccin o incluso ayudado por cerchas metlicas cuando el cierre de la cavidad se produce tan rpidamente que no da tiempo a que la gunita se haya endurecido.(3) Medicin de convergencias y deformaciones del terreno, tensin de los bulones, cerchas, etc. Esta auscultacin se lleva a cabo por medio de clulas de presin, extensmetros de superficie o internos, y medidas topogrficas que indican el momento en que el terreno ya ha quedado equilibrado con el recubrimiento provisional.(4) Los resultados de las mediciones anteriores pueden aconsejar: la ejecucin de un refuerzo del sostenimiento provisional, y/o la aplicacin del recubrimiento definitivo con un espesor que debe absorber las deformaciones radiales previsibles en el caso en que no se haya podido esperar el tiempo suficiente hasta alcanzar la estabilizacin total.El siguiente vdeo explica bien este mtodo constructivo utilizado en los tneles deAlta Velocidadde Levante, Tramo Contreras Villargordo del Cabriel. Tneles Hoya de la Roda, Rabo de la Sartn y Umbra.

Tneles ms largos del mundo

1.-Tnel de LaerdalSus 24,5 kilmetros de longitud, convierten a este tubo excavado entre elcondado noruego de Aurlandy el valle de Laerdal en el tnel de carretera ms largo del mundo. En su construccin, que se extendi entre 1995 y el ao 2000, se invirtieron alrededor de 125 millones de euros. Su trazado supuso un gran desafo de diseo y durante las obras se llegaron a extraer de la montaams de 2,5 millones de metros cbicos de roca.Dada su gran longitud, en el proyecto particip tambin un equipo de psiclogos que ayud a incorporar elementos en el interior del tnel con el objeto de mejorar el viaje de los pasajeros y reducir la aparicin de angustia debido a la sensacin de claustrofobia.2.-Tnel de ZhongnanshanInaugurado en enero de 2007, el tnel de Zhongnanshan discurre bajo las montaas de Qinling, en la provincia china de Shaanxi. Sus 18,02 kilmetros lo convierten en el segundo tnel de carretera ms largo del mundo, aunque es la mayor de estas infraestructuras de dos tubos jams construida, ya que el tnel de Laerdal solo posee uno.Estos dos tubos, quealcanzan una altura de seis metros cada uno, acogen cuatro carriles para el trfico de vehculos, que pueden circular a una velocidad mxima de 80 kilmetros por hora. En los 300 millones de euros de su presupuesto se incluy una partida para incorporar iluminacin de colores y estampados para mantener la alerta de los conductores. Asimismo, la presencia de plantas artificiales e imgenes de nubes proyectadas sobre el techo de los interiores de algunos tramos, hace que el viaje por el tnel sea agradable y reduzca la fatiga visual.

3.-Tnel de San GotardoCon casi 17 kilmetros de longitud, este tnel de un solo tubo y dos carriles fue excavado entre 1970 y 1980 bajo los Alpes Suizos. En la actualidad, forma parte de la autopista A2 y soporta un volumen de trfico de ms de 17.000 vehculos al da, lo que provoca frecuentes atascos en sus extremos. Adems, el enorme trfico de vehculos pesados y los frecuentes accidentes mortales han llevado al gobierno suizo a plantearse la construccin de un segundo tubo que reduzca la congestin y la siniestralidad. Sin embargo, este nuevo tnelno entrar en servicio hasta 2027.

4.-Tnel de ArlbergAbierto oficialmente al trfico en 1978, este tnel forma parte de la carretera Arlberg (S16 Arlbergschnellstrae en alemn), que conecta las provincias austriacas de Tirol y Vorarlberg. El tnel, que es utilizado por ms de 8.000 vehculos al da, dispone de ocho salidas de emergencia y se supervisa continuamente a travs de ms de 40 cmaras de video vigilancia. A pesar de que su recorrido se considera la ruta ms segura durante el invierno, entre 2014 y 2017ser sometido a una importante renovacin en la que se construirn 37 nuevas rutas de escape.5.-Tnel de HsuehshanConocido tambin como el Tnel de la montaa nevada, el quinto tnel de carretera ms largo del mundo conecta Taipei con elcondado de Yilan, en la isla de Taiwan. Su inauguracin, en junio de 2006, permiti reducir el tiempo de viaje entre ambos puntos de dos horas a menos de 40 minutos. Durante la excavacin de sus casi 13 kilmetros de largo la obra sufri casi cien derrumbes de tierra y numerosos contratiempos con las tuneladoras, que quedaban atascadas en el interior. Por ello, no es de extraar que las obras se extendieron durante casi 15 aos.Entre sus modernossistemas de vigilancia y seguridad, destaca la existencia de dos emisoras de FM, que ofrecen entretenimiento e informacin durante todo el recorrido.Otros cincoEl tnel de Frjus, que conecta Francia e Italia a travs del norte de los Alpes; el de Maijishan, localizado en la provincia china de Gansu; el conocido tnel del Mont Blanc; el tnel de Gudvanga, en Noruega, y tnel de Baojiashan, excavado en la regin china de Shaanxi.

Eurotuneles untnelferroviario que cruza elcanal de la Mancha, uniendoFranciacon elReino Unido.Es una importanteinfraestructura del transporte internacional. Fue abierto el6 de mayode1994. Su travesa dura aproximadamente 35 minutos entreCalais/Coquelles(Francia) yFolkestone(Reino Unido). Es el segundo tnel ms largo del mundo, apenas sobrepasado por eltnel SeikandeJapn.

Perfil geolgico a lo largo del tnel segn fue construido. En la mayora de su longitud, los tneles atraviesan una capa deestratodecretamarga.En 2013, Eurotnel gener un volumen de negocios de 1090 millones de euros.

Bibliografa

http://procedimientosconstruccion.blogs.upv.es/category/excavaciones-y-voladuras/metodos-y-equipos-de-excavacion-en-tuneles/

http://es.wikipedia.org/wiki/T%C3%BAnel

http://es.slideshare.net/narait/geotecnia-aplicada-a-la-construccin-de-tneles