excavación en túnel

8/13/2019 Excavacin en Tnel

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EXCAVACIONES EN

TNEL

Ing. Roberto M. [email protected]

AGOSTO DE 2008
mailto:[email protected]:[email protected]


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EXCAVACIONES EN TNEL

MODIFICACIN DEL CAMPO TENSIONAL alrededor de una excavacin. LA INTERACCIN ENTRE EL SUELO Y EL REVESTIMIENTO.

CLASIFICACIN DE MTODOS DE CLCULO. Mtodo de las reacciones Hiper Estticas.

Mtodos del slido compuesto. Mtodos empricos globales. Mtodo de la curva Convergencia Confinamiento. Mtodos de elementos finitos tridimensionales.

PROCEDIMIENTOS CONSTRUCTIVOS. MTODOS DE EXCAVACIN MANUAL.

Mtodo Alemn. Mtodo Belga. Tipos de Sostenimiento.

USO DE TBM (Tunnel Boring Machine)


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LA MODIFICACIN DEL CAMPO TENSIONAL

La ejecucin de una cavidad subterrnea, como casi cualquier obra de ingeniera

modifica el campo tensional existente.

r= pz [(1+k) (1-a2/ r2) + (1-k) (1-4a2/ r2+3a4/ r4)] cos 2 = pz [(1+k) (1+ a2/ r2) - ( 1 - k ) ( 1 + 3 a4/ r4) cos2r = pz [-(1-k) (1+2a2/r2-3a4/r4)] sen 2

(r,, r) = f ( pz , a / r , k , )

En los bordes de la excavacin:

r= 0 = pz [ (1+ k) - 2 (1-k) ] cos 2r = 0

En la clave y solera ( = 0) = pz ( 3 k 1)En los hastiales ( = 90) = pz ( 3 k )


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LA MODIFICACIN DELCAMPO TENSIONAL

Curvas de igualestensiones principales (a la

derecha) y trayectorias detensiones principales en elmaterial que rodea a unaexcavacin circular en uncampo homogneo eistropo con

K0 = 0,5


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Influencia de la relacin de tensiones iniciales en el macizo (K = 1 a laizquierda, K = 0,5 a la derecha). En un tnel circular el mejorcomportamiento se obtiene para K = 1 (menores valores de /pz).


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Influencia de la forma de la excavacin. Bordes vivos (no redondeados)generan concentracin de tensiones.


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Influencia de la forma de la excavacin. La mejor distribucin de tensionesse logra con relaciones de semiejes semejantes a la relacin de tensionesiniciales (K).


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LA MODIFICACIN DEL CAMPO TENSIONALAproximadamente a 3 a del borde (siendo a el radio de la excavacin) seanula el efecto de la excavacin.


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CLASIFICACIN DE MTODOS DE CLCULO

MTODO DE LAS REACCIONES HIPER-ESTTICAS. El suelo

interviene slo como carga aplicada, Histricamente es el primer tipoaplicado. Se basan en:la divisin de las fuerzas que actan en activas y pasivas.- las acciones activas se calculan con los criterios de Coulomb o conotras frmulas empricas pero sin estudiar el comportamiento del terrenoque rodea al tnel.

- a lo largo de la superficie de contacto entre el tnel y el revestimiento ladeformacin del terreno es proporcional al empuje pasivo.


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CLASIFICACIN DEMTODOS DE CLCULO

MTODOS DEL SLIDOCOMPUESTO. Tienen encuenta el comportamientodel slido revestimiento terreno adyacente,aprovechando las

posibilidades del clculoelectrnico: Ej. mtodo delos elementos finitos.Pueden considerarsecomportamientosanelsticos, anisotropa,discontinuidades. En origenno consideraba el efectoconstructivo y se aplicaba lacarga en un solo paso.Puede simularse el efecto

constructivo.


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MTODOS EMPRICOS GLOBALES

Son de frecuente aplicacin en macizos rocosos para la definicin delsostenimiento primario, efectivo durante la construccin. Dada lacomplejidad que se genera en medios en los cuales existendiscontinuidades, anisotropa, heterogeneidades, influencia del estadotensional in situ, etc., todos asociados a una gran dispersin en losparmetros de aplicacin, se desarrollaron mtodos EmpricosGlobales que se basan en comparar, a travs de sistemas declasificacin, el comportamiento de sostenimientos en distintos macizosdesarrollando leyes empricas.

Entre estos mtodos se destaca el asociado a la CLASIFICACIN DELMACIZO ROCOSO Q (Tunnelling Quality Index) desarrollado porBarton del NGI (Norwegian Geotechnical Institute).

Se define el ndice Q como el producto de tres cocientes:

Q = (RQD/Jn) (Jr/Ja) (Jw/SRF)


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MTODOS EMPRICOSGLOBALES

CLASIFICACIN DELMACIZO ROCOSO Q


RQD (Rock Quality Design) es elporcentaje de testigos > 10 cm quese obtienen en perforaciones.Jn depende del nmero defamilias de discontinuidades.Jr depende de la rugosidad de

las discontinuidades.Ja es funcin de la alteracin delas discontinuidades


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MTODOS EMPRICOS

GLOBALES

CLASIFICACIN DELMACIZO ROCOSO Q


Ja depende del grado dealteracin de lasdiscontinuidades.

Jw se relaciona con elcontenido de agua en elmacizo.

SRF depende del estadogeneral del macizo en casos enrelacin con su estadotensional.


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CLASIFICACIN DEL MACIZO ROCOSO - Q = (RQD/Jn) (Jr/Ja) (Jw/SRF)

En el mtodo se define adems una dimensin equivalente:

De : D / ESR

Donde D es la mxima dimensin que se abre sin sostenimiento (luz del tnel olongitud de avance) y ESR un coeficiente que hace las veces de un factor deseguridad con valores distintos en funcin de la importancia de la obra segn sedescribe en la Tabla.


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Los mtodos empricos globales, nos permiten tambin la adopcin decurvas de resistencia intrnseca para el macizo rocoso (roca intacta ydiscontinuidades) del tipo de la mostrada en la figura y analizar lainteraccin entre el macizo rocoso y el revestimiento con la teora de un

medio continuo.


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MTODOS EMPRICOS GLOBALES Verificacin Cada de Bloques

Los mtodos empricos globales engeneral, si se dispone de datos, secomplementan con verificaciones decadas de bloques a partir del anlisisestadstico de las discontinuidadespresentes y la resistencia que

imponen los esquemas de soporte.

N

Equal area projection, lower hemisphere

Prog. 0+775 m

n=18 (P)n=29 (P)n=1 (P)

Num total: 48

N

Equal area projection, lower hemisphere

Prog. 0+775 m

n=48max. dens.=16.31 (at 355/ 18)min. dens.=0.00Contours at:0.00, 1.00, 2.00, 3.00,4.00, 5.00, 6.00, 7.00,8.00, 9.00, 10.00, 11.00,12.00, 13.00, 14.00, 15.00,

(Multiples of random distribution)


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EL MTODO DE LA CURVA CONVERGENCIA CONFINAMIENTO

Evaluacin del efecto del frente de la excavacin mediante un modeloplano.

Su fundamento conceptual puede ser complementado por resolucionesnumricas ms complejas mediante el mtodo de los elementos finitos,(se puede considerar as anisotropa, heterogeneidad, comportamientoanelstico, etc).

El avance de la excavacin implica una liberacin de las tensiones ensu borde lo que genera la necesidad de una redistribucin de lasmismas.


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EL MTODO DE LA CURVA CONVERGENCIA CONFINAMIENTO

La redistribucin de tensiones se efecta en un medio tridimensional. Sise considera una seccin de control, el suelo ubicado en el frente de laexcavacin recibe la influencia de la misma antes que esta llegue adicha seccin.

EL MTODO DE CONVERGENCIA - CONFINAMIENTO PERMITEEVALUAR, A PARTIR DE UN MODELO PLANO DE

DEFORMACIONES, LO QUE OCURRE EN EL MATERIAL DELFRENTE DE LA EXCAVACIN.

SE BASA EN EL TRAZADO DE LA DENOMINADA

CURVA CARACTERSTICA DEL MACIZO


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EL MTODO DE LA CURVACONVERGENCIA CONFINAMIENTO

A medida que progresa el frente deexcavacin se producendeformaciones que modifican elestado tensional original (en unesquema bsicamente hiperestticodeformaciones y cambio detensiones estn ntimamentevinculados no puede tomarsecarga sin que se produzcandeformaciones y viceversa unadeformacin inducida origina unamodificacin en el estadotensional).

Las deformaciones se inician enforma previa a la llegada del frentey continan despus de su paso. Esdecir: Se produce un cambiotensional en forma previa a lallegada del frente.


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EL MTODO DE LA CURVACONVERGENCIACONFINAMIENTO

Distintos autores han informado la curva de

deformacin en funcin de la posicin del frentede excavacin.

Se ha coincidido que al llegar el frente a unaseccin ya se ha producido el 30 % de ladeformacin final. Como consecuencia parte dela carga que era resistida por el suelo que se

excava pasa a transmitirse por el material delfrente y de los laterales a la seccin excavada. Sise estuviera en estado elstico (linealidad entretensiones y deformaciones), al llegar el frente auna seccin el 30 % de la carga que transmita esderivada al frente y los laterales por lo que nollegar a un sostenimiento que se coloque a

posteriori.


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EL MTODO DE LA

CURVACONVERGENCIACONFINAMIENTO

En lecturas realizadas durante laconstruccin de distintas lneas desubterrneo en la Ciudad de Buenos

Aires se llevaron a cabo medicionesdel asentamiento de la clave, en todos

los casos la tendencia fue similar a lamostrada anteriormente.El grfico de arriba corresponde a laprolongacin de la lnea A y el de laizquierda a la prolongacin de la lneaD.

B (SobreBveda) - T2

-1,0

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

6,0

7,0

8,0

9,0

-60 -40 -20 0 20 40 60 80 100

Distancia al Frente de Excavacin [m]

Asentamientos[mm]

8940,0 8874,0 8793,0 8722,0 8659,0 8614,0 8563,0 8513,0 8460,0 8412,0


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EL MTODO DE

LA CURVA

CONVERGENCIA

CONFINAMIENTO

La curva de desplazamientos en funcin de la posicin delfrente puede tener dos formas. La primera, que correspondea un tnel estable tiende asintticamente a undesplazamiento mximo (u

). En el caso de un tnel con

necesidad de un sostenimiento primario (a ejecutar inmediatamente despus de la excavacin) lasdeformaciones no se estabilizarn. La curva punteada de lafigura muestra la posicin de la curva de desplazamientos ala que se llega con un sostenimiento. Como puede verse elprimer tramo de ambas curvas coincide, son desplazamientos

que no pueden evitarse con el sostenimiento.


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EL MTODO DE LA CURVACONVERGENCIA - CONFINAMIENTO

El valor de pi es una presin ficticia que simula el efecto de la restriccin del frente en ladeformacin de un tnel al ser excavado. Cuando el frente de excavacin est a una distanciax de la seccin de control:

si x > l ! pi = p0 ; ui = 0

siendo r0 < l < 3 r 0 (Segn diversos autores y condiciones)En el otro extremo, cuando la excavacin pas la seccin de control una distancia x tal que:

x > 2 r 0 ! pi = 0 ; ui = uimx = uEn situaciones intermedias del frente de excavacin se tendr un valor de ui ubicado en elrango 0 < ui < uimx. La curva caracterstica vincula a una presin pi en el interior de un cilindrode pared gruesa (cuando pasa desde pi = p0 hasta pi = 0) con la deformacin ui que seproduce.

El mtodo consiste en analizar un modelo plano de

deformaciones en un espacio istropo y homogneo.Se genera un campo de tensiones P0 tal que K0 = 1. Serealiza un orificio circular y se agrega una presininterior pi en el contorno del orificio.

Por simplicidad matemtica se hacen algunashiptesis que si no se cumplen no invalidan el

mtodo, que en este caso debe resolverse porejemplo por elementos finitos.


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EL MTODO DE LA CURVACONVERGENCIA - CONFINAMIENTO

Si se aplica la teora de la elasticidad para calcular los desplazamientos uie como unafuncin de pi, la presin inicial p0, el radio inicial ri0 el mdulo de elasticidad E y larelacin de Poisson, se tiene:

uie = ri0 [(1+)/ E] (p0 pi)

Ecuacin vlida si pi > pcrdonde pcr(tambin denominada cm) es la presin crtica quedepende de la resistencia del macizo (en este caso c y pero puede desarrollarsetambin para teoras de resistencia de macizo rocoso como la de Hek y Brown):

pcr= (2 p0cm) / (1 + k) Con: cm = 2c cos / (1 sen )k = (1+ sen ) / (1 sen )

Si pi < pcrse produce la plastificacin de una corona de suelos dentro del denominadoradio de plastificacin rp :

rp = r0 { [2 (p0 (k-1) + cm)] / [ (1+k) ( (k-1) pi + cm)] }[1/(k-1)]

LA PRESIN pi ES ENTONCES UNA PRESINFICTICIA, CALCULADA EN UN ESTADO PLANO

DE DEFORMACIONES, Y REPRESENTA ELEFECTO QUE TIENE EL FRENTE DE LAEXCAVACIN SOBRE LAS DEFORMACIONESANTE EL AVANCE DE LA MISMA.

La denominada CURVA CARACTERSTICArepresenta la relacin entre esa presin interna

ficticia en un sistema plano y la deformacin delborde.


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EL MTODO DE LA CURVACONVERGENCIA -CONFINAMIENTO

El desarrollo del radio de

plastificacin (rp) es funcin delnivel de tensiones (z pz) enrelacin con la resistencia (en estecaso c y ) del macizo y el nivel detensin ficticia interior (i pi).

La presin de plastificacin vacreciendo conforme el materialaumenta el grado deconfinamiento.


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EL MTODO DE LA CURVA CONVERGENCIA - CONFINAMIENTO

A medida que se van produciendo deformacionesla presin ficticia interior pi que aporta el frente deexcavacin disminuye. Es decir, al avanzar elfrente de excavacin, como es lgico, disminuyesu aporte al sostenimiento de una seccin detnel.

En la curva el tramo recto corresponde al perodolineal en el que la presin pi es mayor que lacrtica pcr. En este tramo un mayor mdulo dedeformabilidad E disminuye la pendiente (respectoal eje pi). Una mayor resistencia en el macizoreduce el nivel de presiones pi para el cual seproduce plastificacin la que puede llegar a cero.

En el caso en que la presin interna (o ficticia aplicada por el frente deexcavacin) se encuentre por debajo de la presin crtica cm (pcr) la

deformacin uip tiene una componente plstica y responde a la siguienteexpresin:uip = [r0(1+)/E] [2(1-) (p0-pcr) (rp/r0)2 - (1-2)(p0-pi)]

La deformacin en este caso depende de los parmetros elstico (E y) ytambin de los de rotura (en este caso c y ) a travs de las expresiones de rp ycm


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Si la rigidez del sostenimiento serepresenta pork, la presin que puederesistir el mismo en el perodo elsticoes:

pi = k uie/ri

Por lo tantoui = us0 + pi ri / kUn sostenimiento colocado ms tarde,con mayor avance del frente, (mayorus0) tomar una carga menor. Seaprecia que el soporte toma una cargasignificativamente menor que laoriginal en el macizo (p0).

Es de suma importancia monitorear lasdeformaciones durante la construcciny definir la deformacin permisible alcolocar el sostenimiento.

EL TRAZADO DE LA CURVA CARACTERSTICA PERMITE ESTIMAR, EN ELPUNTO DE EQUILIBRIO LA CARGA DEL SOSTENIMIENTO TENIENDO

COMO VARIABLE A LA SECUENCIA CONSTRUCTIVA.


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La carga de clculo del soporte tiene fuerte dependencia con elproceso de construccin.

Para presiones interiores pi > pcr la curva caracterstica delmacizo es una recta.

Cuando se ingresa en la zona plastificada el mtodo prev laaplicacin de una carga de sostenimiento mayor en la clave

aumentando la carga pi en el valor pi = * rp, para tomar el pesodel material plastificado.

Una disminucin en el mdulo de deformabilidad del macizo aumenta lapendiente del tramo recto de la curva caracterstica (respecto del eje pi).

La resistencia del suelo tiene influencia en el radio de plastificacin y por lotanto en el valor de pi a partir de la cual el trazado de la curva caracterstica sehace curvo y depende de los parmetros de resistencia.

La colocacin del sostenimiento ms lejos del frente de excavacin reduce lacarga sobre el mismo.

La disminucin de la rigidez del sostenimiento reduce la carga de clculo.


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La aplicacin gradual de la carga sobre el sostenimiento al avanzar el frente deexcavacin se produce tanto en la clave como en los hastiales del tnel lo que

implica EL MANTENIMIENTO EFECTIVO DEL CONFINAMIENTO EN ELREVESTIMIENTO.

Dicho de otra forma, si bien cuando llega el frente de excavacin a una seccinya se produjo un porcentaje de la deformacin (del orden del 30 %) y por lo tantode la carga que debe tomar el soporte (porcentaje an mayor cuando se logra

espacio para la instalacin del mismo), el porcentaje de deformacin que selibera cuando el frente sigue avanzando genera carga en la clave pero tambinen los hastiales, es decir, TIENDE A CONFINAR AL REVESTIMIENTO.

La interaccin suelo estructura en un tnel implica un proceso que tiende auna situacin de compresin isotrpica (k0 = 1). Una mayor carga en la clavesignifica una deformacin que moviliza en mayor medida el confinamiento lateral.

El efecto de modificacin de parmetros de resistencia y deformabilidad porprocesos reolgicos (material que pasa de la condicin no drenada a la drenada)puede ser tenido en cuenta como una modificacin del punto de equilibrio haciauna segunda curva caracterstica.


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El efecto de modificacin de parmetros de resistencia y deformabilidad porprocesos reolgicos (o material que pasa de la condicin no drenada a la drenada)puede ser tenido en cuenta como una modificacin del punto de equilibrio haciauna segunda curva caracterstica trazada con parmetros de largo plazo.

Tal como se aprecia en elesquema, an en el caso

de este tipo decomportamiento en elque se tiene mayordeformabilidad a largoplazo, la carga que tomael sostenimiento esmenor que la original p0.

Tambin en este casodebe resaltarse que elincremento de carga alsoporte ocurre tanto enla clave como en loshastiales lo que mejorael comportamiento por elconfinamiento lateralsobre el mismo.


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PROCEDIMIENTOS CONSTRUCTIVOS

MTODOS DE EXCAVACIN MANUAL

Se incluye en este tipo de excavacin aquellos con equipos mecnicos pero deataque puntual, no a seccin completa.

Dependiendo de la dimensin de laexcavacin, las caractersticasgeotcnicas del macizo, el mtodo

de excavacin, los elementos desostenimiento disponibles (tcnicay econmicamente), etc., lasexcavaciones pueden sectorizarsey realizarse de forma de optimizarel ciclo de construccin en

condiciones seguras y econmicas.

Algunas disposiciones tpicastoman nombres caractersticos(mtodos alemn, belga, austraco,etc.)


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Mtodo Austraco

Tom el metodo deMtodo Austriaco elejecutado en unasecuencia tal en la que

se ejecuta primeramenteuna galera de bveda yotra inferior por la que seextrae el materialseguidos por avances debveda en tramos cortoscon apuntalamientotemporario. A estaexcavacin sigue la delos hastialesejecutndose elrevestimiento definitivoen secuencia inversa (de

abajo hacia arriba.


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Nuevo Mtodo AustracoLa mejora en lasposibilidades tecnolgicas(desarrollo del hormignproyectado y mejorestcnicas de perforacin y

sistemas de anclajes) lleva la modificacin delmtodo realizando unprocedimiento deexcavacin con similarsecuencia pero conejecucin del sostenimiento

primario y secundariototalmente con hormignproyectado.Toma especial importanciael seguimiento de lasdeformaciones durante la

construccin.


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PROCEDIMIENTOSCONSTRUCTIVOS

MTODOS DEEXCAVACINMANUAL

Mediante esta tcnicapuede inclusivesectorizarse encondiciones geotcnicasadversas requiriendo lademolicin y retiro departe del revestimiento

primario de hormignproyectado.


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PROCEDIMIENTOSCONSTRUCTIVOSMTODOS DE

EXCAVACIN MANUALMtodo Alemn

En el esquema y las fotografas se muestran,como ejemplo de este sistema, los trabajos en laprolongacin de la lnea D de Subterrneos en laCiudad de Buenos Aires. Se ejecutan inicialmente

los hastiales con una galera de drenaje enavance.

Se consider a este mtodo como ms seguro, locual con sistemas de sostenimiento primarioactuales (hormign proyectado y anclajes), noresulta tan real.


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MTODOS DEEXCAVACIN MANUAL

Mtodo Alemn

Se realizan, en tramosde aproximadamente 75m, galeras de hastiales.Una vez finalizadas lastareas de excavacinhacia ambos lados deun pozo de acceso se

efecta el hormigonadode los hastiales en dosetapas avanzandodesde el extremo de lasgaleras hacia el pozode acceso.


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MTODOS DEEXCAVACIN MANUAL

Mtodo Alemn

Se realiza, en tramos de3 m, una galera centralque se apuntala con

viguetas. Desde elfondo de esa galera seabre hacia los lateralescolocando una cimbrade madera sobre la quese apoyan el resto delas viguetas.


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Mtodo Alemn

Se completa laexcavacin de labveda o calota enavances de 3 m. Elsostenimiento consisteen viguetaspremoldeadas,pretensadas apoyadasen el tramo previamentehormigonado y en unacercha de maderaapuntalada.


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Mtodo Alemn

Finalmente se retira el banco odestroza y se procede a laejecucin de la solera dehormign.


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Mtodo AlemnEl sistema desostenimientoprimario conviguetas hace que

el colado delhormign de calotaser deficiente(quedan oquedadessin llenar) por lo quese debe hacer undetallado trabajo de

inyecciones decontacto.


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MTODOS DE EXCAVACINMANUAL

Mtodo Belga

En el esquema inferior se muestra eltradicional mtodo Belga tal como se inici.Ejecucin de la calota con sostenimientohabitual para la poca y posterior ejecucin

de hastiales. El empleo de hormignproyectado como sostenimiento primariopermite mayor versatilidad y produccin enlos trabajos.


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Mtodo Belga

Las fotografas ilustran la ejecucin de lalnea H de Subterrneos en la Ciudad deBuenos Aires. En este caso se sigue lasecuencia constructiva del mtodo Belgaexcavacin de bveda con ejecucin delsostenimiento primario con cerchasmetlicas y hormign proyectado.

Se utiliza para la excvacin una rozadorade ataque puntual. La extraccin de suelose hace a travs de una rampa.


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MTODOS DE EXCAVACIN

MANUAL

Mtodo Belga

Con posterioridad a la colocacin de lascerchas se procede a proyectar elhormign en capas deaproximadamente 7 cm. En la parteinferior se ejecuta una baseensanchada pata de elefante para que

sirva de apoyo en etapas futuras deexcavacin.


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MTODOS DE EXCAVACIN

MANUAL

Mtodo Belga

En general cuando se excava la bveda

se deja un banco adosado al freneque tiene como funcin principal elservir de base de trabajo para lacolocacin de las cerchas y el hormignproyectado, ya que la estabilidad delfrente est asegurada por la mismaresistencia del suelo.

Alternativamente se puede colocar elhormign proyectado desde equiposcon brazos telescpicos.


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Mtodo BelgaDetrs del avance delfrente de excavacin seva ejecutando elhormign de

revestimiento definitivocon tcnicasconvencionales (moldemetlico vibrador).

Ntese el diseo del

molde que permite elpaso de equipos delfrente de excavacin.

En esta etapa elhormign apoya sobreel suelo inferior.


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MTODOS DE

EXCAVACINMANUAL

Mtodo Belga

Finalizados los trabajos deejecucin de la bvedadefinitivase procede aexcavar tramos de hastiales

en forma alternada, tal comose realiza en los trabajos desubmuracin.


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MTODOS DE

EXCAVACINMANUAL

Mtodo Belga

Los hastiales llevanarmaduras por el esfuerzo detraccin exterior que segenera en el ngulo recto desu base.


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MTODOS DE

EXCAVACINMANUALMtodo Belga

Finalmente se procede a la excavacindel banco y el hormigonado de la

solera.


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Otros Trabajos deExcavacin

Seccin de dos vas ampliada en zona de pantaln en la prolongacin de la lnea Bejecutada a seccin completa con sostenimiento de cerchas metlicas y hormignproyectado. Posteriormente se aplica un membrana impermebilizante y se procede ahormigonar la solera extendida. La seccin se completar con un revestimientosecundario tambin ejecutado con hormign proyectado sobre la membranaimpermeable.

Puede notarse la presencia de un conducto cloacal reubicado en forma previa a laconstruccin.


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Otros Trabajos de Excavacin Extraccin de suelos en la misma obra.


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MTODOS DE EXCAVACIN

MANUAL

Otros Trabajos deExcavacinPosteriormente se realizan lostrabajos de excavacin del bancoy el perfilado de la solera para suhormigonado.

La solera incluye la base deapoyo para la segunda etapa delhormign de bveda que se

ejecuta con mtodosconvencionales (molde metlicovibratorio).

En este caso el hormigndefinitivo se ejecuta en sentidoascendente.


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MTODOS DE

EXCAVACINMANUAL


Prolongacin Lnea B,construccin de laEstacin Echeverra encaverna.

Se ejecuta con el mtodo alemn, primeramente galera de hastiales y elcompletamiento de los mismos, posteriormente se excava la bveda conavances de 1 m y revestimiento primario con hormign proyectado ycerchas. A continuacin de hormigona la bveda con hormignconvencional y finalmente se excava el banco y hormigona la solera.


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MTODOS DE

EXCAVACINMANUAL


Prolongacin Lnea H,construccin de laEstacin Corrientes encaverna.

Se ejecuta a casi a seccin completa full face con avances de 1 m. El

sostenimiento primario es con hormign proyectado con cerchas en laparte superior las que descansan en patas de elefante. Desfasados cada5 m se ejecutan dos escalones que se protegen con hormign proyectadocon malla. Todo se impermeabiliza con membrana. Esta es la situacin quese muestra en la fotografa. Posteriormente se retira el banco, ejecutansoleras y hastial para finalmente correr el molde de bveda sobre el mismo

andn.


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PROCEDIMIENTOS CONSTRUCTIVOSMTODOS DE EXCAVACINMANUAL

Otros Trabajos de Excavacin

ProlongacinLnea H,construccin dela EstacinCorrientes encaverna.


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Ejecucin Tneles del aliviadero a seccincompleta en rocas sedimentarias en la presa LosCaracoles.

Revestimiento primario con cerchas y hormignproyectado


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Ejecucin Tneles dedesvo y de operacinde la central y riego enla

presa de Casa dePiedra.

Operaciones decolocacin de hormignproyectado en hastial ysolera.

PROCEDIMIENTOS


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HORMIGN

PROYECTADOMtodos de Colocacin

En el esquema superior semuestra un equipo paraaplicacin de hormignproyectado va hmeda, tienemayor rendimiento y un mejorcontrol de ejecucin (elhormign se completa enplanta).La aplicacin va seca tiene

como ventaja por un mejorcomportamiento con afluenciade agua desde el macizo.


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Caso Particular

En oportunidad de la construccin de la

prolongacin de la lnea D de subterrneossiguiendo el mtodo Alemn, cuando se habanejecutado unos 12 m de galera de hastiales(como la que se muestra a la derecha) se produjoun accidente fuera del horario de trabajo y portanto sin vctimas.


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Caso Particular

La excavacin se realizaba a una profundidad de unos 6 m hasta la clave de lagalera. El suelo tena caractersticas similares a las habituales a lo largo de la trazasalvo por un sector de suelo ms negro que se observa a la izquierda abajo.Ntese que el derrumbe fue lateral y las cerchas superiores se desplazaron no porcarga superior sino por prdidade apoyo en la pared de la galera.


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Caso Particular

Si se observa hacia el otro extremo de lagalera se ve el frente de excavacin y que elsuelo de color oscuro con forma cilndricatiene continuidad y deja una pared de unos0,40 m al borde de la galera.


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Caso Particular

Al analizar la situacin se

observ que el conducto cloacalde = 800 mm de hierro fundidoque apareca en planos a 2,5 mdel borde de la galera estaba unpoco ms cerca y adems ymucho ms importante haba

sido colocado dentro de unagalera de mayor dimetro. Estagalera con el paso del tiempo(se estima haba sido construidounos 50 aos antes) se haballenado de material de desbordeen las cmaras (tierra dealbaal). Al ejecutar la galera dehastiales qued un pilar muyestrecho entre ambasexcavaciones (0,40 m) lo queprovoc el colapso.



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Caso ParticularAl producirse elcolapso del pilar

entre galeras seprodujo unasuperficie defalla que vincula las mismas.

Se puedeapreciar que lasuperficiesuperior de lagalera delhastial en la fallase contina con

la parte superiorde la zona dedescompresinde la galeraexistente.


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SITUACIONES ESPECIALES

ZONA DE PORTALES

En los sectores prximos a lasembocaduras se presentan condicionesespeciales asociadas a menorespresiones de confinamiento en el macizopor menor tapada lo que reduce lacapacidad portante del mismo.

Si adems se tiene en cuenta que sonlos sectores superficiales los msafectados por la alteracin meterica, secomprender que debe reforzarse all elsostenimiento del tnel

complementndolo con trabajos deconfortacin de los taludes.

Las fotografas adjuntas ilustran algunoscasos.


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SITUACIONES ESPECIALESZONA DE PORTALES

En las fotografas adjuntas se muestran:

Un portal sostenido internamente con arcosmetlicos y hormign proyectado (gunita)completados con hormign colocado in situ.Un portal en roca muy fracturada en el cual elsistema de anclajes y malla de alambre no fuesuficiente para una adecuada confortacin.


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PROCEDIMIENTOS CONSTRUCTIVOSMTODOS DE EXCAVACIN DEPENDIENDO DE LA ROCA


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PROCEDIMIENTOS CONSTRUCTIVOSEQUIPOS TUNELEROS TBM (Tunnel Boring Machine)

En este esquema se observa la parte central de ese equipo. Entre los elementosprincipales se observan: El segundo carro con dovelas, la continuacin de la cintatransportadora y los elementos de arrastre, ruedas y patn para deslizamiento sobre

las dovelas ya colocadas.


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PROCEDIMIENTOS CONSTRUCTIVOSEQUIPOS TUNELEROS TBM (Tunnel Boring Machine)

Vista del anillo de escudo que contiene a la cabezade corte, contine las herramientas de corte, losmotores hidrulicos de giro y un sistema de aspasque lleva al material excavado hasta el extremo de lacinta transportadora.

PROCEDIMIENTOS


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PROCEDIMIENTOSCONSTRUCTIVOSEQUIPOS TUNELEROS TBM

(Tunnel Boring Machine)

Vista del anillo intermedio del escudo.Contiene los cilindros de empuje y el sistemahidrulico de accionamiento de motores.

PROCEDIMIENTOS


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PROCEDIMIENTOSCONSTRUCTIVOSEQUIPOS TUNELEROS TBM

Vista del anillo final del escudo, en esta zonase colocan los nuevos anillos de dovelas(puede observarse el sello que se aplicasobre la cara exterior de las dovelas).

A la derecha se muestra parte del equipo deguiado.

PROCEDIMIENTOS CONSTRUCTIVOS EQUIPOS TBM


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PROCEDIMIENTOS CONSTRUCTIVOS - EQUIPOS TBMArmado del escudo y primer avance de la tunelera con un armado parcial, a medidaque el equipo avanza se va completando el armado hasta llegar a una produccinen rgimen. En la fotografa de la derecha se observa los medios anillos de dovelasy el sello entre escudo y dovelas.

Abajo vista de unpozo de inicio.

PROCEDIMIENTOS CONSTRUCTIVOS - EQUIPOS TBM


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Armado de losanillos de

dovelas.

El equipo tieneun pequeopuente graque toma ladovela delcarro y laposiciona en elsector delnuevo anillo.

Un erector de

dovelas conmandohidrulicopermite ponerlaen posicin.

COLOCACINDE DOVELAS



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PROCEDIMIENTOS CONSTRUCTIVOS - EQUIPOS TBMFinalmente se colocan bulones para fijar lasdovelas al anillo anterior y entre las mismas de unanillo.

En la fotografa inferior se muestra la cadena conla que se arrastra la estructura posterior al escudo.La cadena es retirada en el momento de colocar unnuevo anillo de dovelas. En la fotografa seobservan adems los cilindros retrados.

PROCEDIMIENTOS CONSTRUCTIVOS EQUIPOS TBM


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PROCEDIMIENTOS CONSTRUCTIVOS EQUIPOS TBMZona prxima al frente, bajo la cinta transportadora del material excavado. Duranteel trabajo se retira el suelo excavado mediante sistema ferroviario, con el queadems se ingresan las dovelas, el material de inyeccin y tramos de vas prearmados.

Adems debe abastecerse al frente conenerga, iluminacin, ventilacin, grasa paralubricacin entre dovelas y sello. En algunoscasos se requiere agua para refrigeracin y airecomprimido.

PROCEDIMIENTOSEs de suma


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CONSTRUCTIVOSEQUIPOS TBM

Es de sumaimportanciareducir el ciclode trabajo para

lo cual debenoptimizarse lasdistancias parala extraccin delmaterial eingreso deinsumos.

Las mximasdistancias paraventilacin oiluminacindeben ser

estudiadas.

Asimismo deben estudiarse los movimientosferroviarios y fundamentalmente el trasportevertical del material extrado en el pozo detrabajo.


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Disposicin deDovelas



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Disposicin de Dovelas en el anillo(observar posicin de la Doveladenominada K).

Detalle de abulonamiento entre Dovelas.

PROCEDIMIENTOS


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PROCEDIMIENTOSCONSTRUCTIVOSEQUIPOS TBM

Los equipos tuneleros tipo

TBM alcanzanrendimientos muy altos.

En el grfico se muestranavances en las distintaslneas del metro de

Madrid.


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Las imgenes muestran algunos trabajos pocoprolijos, de baja tapada pero con buencomportamiento del suelo. Puede observarsela falta de contacto del suelo circundante conel escudo por autosostenimiento del mismo.


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PROCEDIMIENTOSCONSTRUCTIVOS Tunelera con inyeccin de barros para trabajos


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Tunelera con inyeccin de barros para trabajosbajo napa fretica.



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CONSTRUCTIVOSEQUIPOS TBM Equipos para trabajos bajo el

nivel fretico. La presin del

equipo sobre el frente mantienela estabilidad del mismo.

PROCEDIMIENTOSCONSTRUCTIVOS Equipo para uso bajo niveles freticos


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Equipo para uso bajo niveles freticos.

excavación en túnel

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