1TNELES

Generalidades

Las obras subterrneas, al igual que las excavaciones,fundaciones y otras obras de tierra, se diferencian de losdiseos de estructuras por producirse en formacionesgeolgicas, caracterizadas en general por su heterogeneidad yanisotropa.

Es necesario recordar que en obras subterrneas, el peorproblema es el no previsto, ya que el espacio reducido, la faltade luz y la siempre presente problemtica de seguridad,limitan el margen de maniobra y pueden llegar a produciraccidentes o afectar severamente la economa de la operacin.

2Los sondajes, la geofsica y las calicatas siempre se pagan y aun precio mayor cuanto ms tarde se hagan o cuando seomitan.

Todo estudio o proyecto debe, al menos, identificar losproblemas que pueden presentarse, en especial los quepueden suponer riesgos laborales, como la presencia degases txicos o explosivos, causantes de graves accidentes,filtraciones de agua, derrumbes, etc.

Dados los lmites del conocimiento, siempre ser necesarioorganizar un seguimiento de la excavacin con el objetivo deadaptar el proyecto a la realidad all donde sea necesario, ycontar con la presencia de profesionales experimentados,tanto en el diseo como en la construccin.

Cada obra subterrnea de por s es especial, diferente y nica,en donde pueden ser necesarias tcnicas especficas, mixtas yvariables de un proyecto a otro.

Un tnel es una obra de alto costo que debe ser estudiada yacondicionada a las situaciones particulares del contexto vial delque formar parte, el tipo de servicio que deber prestar, ascomo de las caractersticas geogrficas y geolgicas propias decada emplazamiento.

Todo lo expuesto avala la condicin de la flexibilidad que sedebe dar a las pautas que se definen, orientando cada proyectocomo un caso especial y adecuando las tcnicas de diseo, lasprospecciones y especificaciones a las peculiares condiciones decada situacin.

3Clasificacin de los tneles:

1. Segn ubicacin: en relacin a las ciudades, pueden serdefinidos como:

a) Rurales: ubicados fuera del entorno urbano, y engeneral destinados a atravesar obstculos fsicos comomontaas o cuerpos de agua. En general tiene pocasrestricciones espaciales.

b) Urbanos: son emplazados dentro de los lmites de laciudad y estn fuertemente restringidos espacialmentepor las redes de servicios propios de las urbes.

2. Segn caractersticas constructivas:

a) Tneles en roca (normalmente a travs de cordones decerro)

b) Tneles en suelo (normalmente urbanos)c) Tneles falsos (construidos en hormign armado y luego

cubiertos con suelo)d) Trincheras cubiertas (estructuras de hormign armado de

seccin rectangular construidas en suelo y luego tapadas.Generalmente son urbanas)

e) Cobertizos (estructuras de hormign armado de seccinrectangular construidos en zonas montaosas paraproteger a los vehculos de las avalanchas de nieve y/odesprendimientos de bloques de rocas. Son generalmenteabiertas en uno de sus costados.

43. Segn clima y altitud: es de especial importancia la ubicacingeogrfica (fundamentalmente en altitud).

Toda obra localizada en altura considerable y en un climalluvioso o sectores con filtraciones mayores, requerir eldiseo especial de canaletas conductoras evacuadoras deagua.

La ubicacin geogrfica determinar la posibilidad decongelamiento de aguas escurrentes o infiltradas a la obra paralo cual deber procederse a neutralizar el fenmeno queprovoque esta situacin.

Hay 2 fenmenos, particularmente peligrosos para losconductores, que se producen frecuentemente en tnelescordilleranos con exceso de agua , que deben evitarse a todacosta:

a) Pavimentos con una pelcula superficial de agua congelada.

b) Empaamiento repentino del parabrisas al ingresar unvehculo a baja temperatura a un tnel lleno de aire saturadoy a mayor temperatura que el vehculo.

Para evitar estos fenmenos se deber considerar en elproyecto la colocacin de lminas trmicas, las cuales evitanla generacin de goteos y su posterior congelacin de arribahacia abajo (estalactitas) o de abajo hacia arriba(estalacmitas).

54. Segn flujo vehicular, longitud y equipamiento:

Las obras se clasifican en funcin del TMDA y del trnsito enhora punta asociado a dicho TMDA, versus la longitud, encuatro categoras:

Las categoras A, B y C1 corresponden a tneles bidireccionalesy la C2 a tneles con trnsito unidireccionales.

Desde el punto del equipamiento los tneles C1 y C2 debencontar con las instalaciones clasificadas con la letra C en la tablasiguiente:

6Definicin geomtrica de tneles

Los tneles difieren de otras vas, en los siguientes aspectos:

No tienen actividad lateral.

Las diferencias estacionales son menos marcadas.

Igual luminosidad o condiciones de iluminacin de da y denoche con excepcin de portales o zonas de entrada.

Deben contar con condiciones de seguridad y servicios deemergencia completos y permanentes.

7Las condiciones sealadas, indican que el diseo de ciertoselementos difieren de diseos que se aplican a caminos normalesde superficie. Sin embargo, el diseo geomtrico del trazado sehar siguiendo la misma pauta que se utiliza en las carreteras desuperficie.

La velocidad de circulacin de los vehculos dentro del tneldeterminar el diseo geomtrico del trazado correspondiente.En general: la velocidad mxima de circulacin dentro de untnel ser la que corresponde a la velocidad de proyecto deltrazado geomtrico de la respectiva carretera, en superficie,reducida en 20 km/h. As mismo, la velocidad mnima decirculacin dentro de un tnel ser la misma mnima establecidapara la carretera exterior correspondiente, si sta se encuentradefinida.

1. Trazado en planta.

El diseo del trazado en planta de un tnel est sujeto a lasmismas limitaciones y recomendaciones generalesaplicables al diseo geomtrico de un camino, exceptoalgunas particularidades especficas de los tneles: el hechoque los tneles se disean con bermas de un ancholimitado y que poseen paredes verticales o semi verticales,tiene como consecuencia la disminucin de la visibilidad.De esto resulta la necesidad de utilizar radios de curvassuficientemente amplios para que se mantenga siempre lavisibilidad mnima de parada, ante un obstculo en lacalzada.

8El diseo en el interior de curvas de los tneles puede estarimpuesto por condicionantes del trazado, o bien, para lograrun mejor emplazamiento de los portales.

Es conveniente evitar que el conductor pueda ver la salida deltnel desde una gran distancia, ya que esto tiende a distraer suatencin, respecto de la zona prxima por la que estcirculando. La forma de lograr este efecto es disear curvassuaves a la entrada y a la salida de los tneles. Sin embargo, sepuede obtener el mismo resultado a travs de la geometra deltrazado en alzado.

2. Trazado en alzado.

Este diseo est tambin sujeto a las mismas limitaciones yrecomendaciones generales aplicables a un camino. Sinembargo se deben tener presentes algunas situacionesespecficas: se debe estudiar cuidadosamente el saneamientodel tnel, ya que es comn que aparezcan filtraciones deagua permanentes u ocasionales. A fin de evitaracumulaciones de agua se debe hacer el diseo en alzadodejando pendientes hacia las bocas del tnel no menores a0,3% a 0,5% y no haciendo curvas cncavas que podranembalsar localmente las aguas.

92.1 Efecto de las pendientes longitudinales

La pendiente longitudinal de los tneles es una variablecrtica que influye sobre la velocidad de operacin delconjunto de vehculos, en especial en tneles bidireccionalesen que se prohbe el adelantamiento, quedando la velocidadcontrolada por la de los camiones. Por otra parte, a mayorpendiente, mayor produccin de gases txicos y de humos,lo que requiere de sistemas de ventilacin de mayor costo.

En definitiva, cada tnel requiere de un estudio,considerando las pendientes de aproximacin, la velocidaddel proyecto y la longitud del tnel.

3. Seccin transversal.

La seccin transversal de un tnel bidireccional debe tener elancho suficiente para que se crucen dos camiones con unadecuado rango de seguridad. En tneles unidireccionales sedeben asegurar las mismas condiciones de seguridad enrelacin a los adelantamientos. Todos los tneles carreteros sedisearn con 2 pistas como mnimo.

Como criterio general puede decirse que la capacidad deoperacin de un tnel es directamente proporcional alnmero de pistas que tiene. En cambio, el costo deexcavacin, fortificacin y riesgo geolgico de un tnel creceen forma mucho mayor que linealmente con respecto alancho del tnel.

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Siempre debe considerarse el espacio necesario parainstalaciones de control de trfico y equipos electromecnicos,sin afectar el glibo libre del tnel.

Se considera que las dimensiones mnimas de la SeccinTransversal para el diseo de un tnel son: Glibo vertical: 5m o mayor, si se requiere. Ancho de pistas: 3,5 a 4,0m c/u. Bermas: 0,5m a cada lado de la calzada. Aceras laterales: 0,75 a 0,85m. Pueden aceptarse

excepciones justificadas. Pendiente transversal nica: 2%.

En los tneles que formen parte de Autopistas con velocidadde proyecto >= 100km/h, el ancho de las bermas deber serde 1,5m pudiendo excepcionalmente disminuirse a 1,0m.

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En los tneles, los nichos de estacionamiento de emergencia seconstruyen para posibilitar el aparcamiento de los vehculos encaso de emergencia. Eventualmente estos ensanches puedenacomodar instalaciones tcnicas.

Debe considerarse en todo diseo de tnel a lo menos unnicho cada 1.000m de distancia y debe proyectarse estalocalizacin de emergencia a ambos lados, aunque no en elmismo sitio, es decir, en forma alternada una respecto a otra.