informe final tuneleria

7/22/2019 Informe Final Tuneleria

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F A C U L T A D D E I N G E N I E R A C I V I L Pgina 1

METODOS DE AUSCULTACION EN TUNELES Y PARAMETROS DE EXCAVACIONVOLADURA Y MINADO CONTINUO (TBM)

2014

UNIVERSIDADNACIONALDELCENTRODELPER

2014

METODOS DE AUSCULTACION ENTUNELES Y PARAMETROS DE

EXCAVACION VOLADURA YMINADO CONTINUO (TBM)

F A C U L T A D D E I N G E N I E R A C I V I L

TUNELERA Y MOVIMIENTO DE TIERRAS

CATEDRTICO:

ING. ERNESTO GARCA POMA

ALUMNOS:

CALDERON COLACHAHUA FRANZ

HUAMAN LAURENTE MARIBEL

LEDESMA MERCADO JHONATAN

MEZA LOPEZ JESUS


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CONTENIDO

METODOS DE AUSCULTACION EN TUNELES Y PARAMETROS DE EXCAVACIONVOLADURA Y MINADO CONTINUO (TBM)........................................................................................ 3

I. INTRODUCCIN..................................................................................................................................... 3

II. OBJETIVOS ............................................................................................................................................. 4

III. MARCO TEORICO ..................................................................................................... 5

METODO DE AUSCULTACION PARA LA CONSTRUCCION DE UN TUNEL ................................................... 5

3.1. DESARROLLO................................................................................................... 11

3.3 CARACTERIZACIN DEL MACIZO ROCOSO. ................................................................................... 18

3.4 MODELIZACIN DEL MACIZO ROCOSO. ........................................................................................ 18

3.5 OTRAS REAS CRTICAS QUE ES NECESARIO DESARROLLAR................................ 19

3.6 MAQUINARIAS .............................................................................................................................. 20

3.7 MEJORAS DE LAS TECNOLOGIAS ................................................................................................... 21

INSTRUMENTOS DE AUSCULTACIN .................................................................................................. 24

PARAMETROS EN LA EXCAVACION VOLADURA Y MINADO CONTINUO ................................................ 37

EXCAVACION Y VOLADURA ................................................................................................................. 37PERFECCIONAMIENTO E IMPLANTACIN DE TCNICAS DE VISUALIZACIN DEL TERRENO POR

DELANTE DEL FRENTE DE EXCAVACIN.............................................................................................. 40

MINADO CONTINO ........................................................................................................................... 45

PARAMETROS AUSCULTADOS ................................................................................................................ 46

CONTROL DE MOVIMIENTOS HORIZONTALES EN LAS PANTALLAS.................................................... 46

LA DISTRIBUCIN EN PLANTA DE LES FITAS DE NIVELACIN............................................................. 46

CONTROLES TENSODEFORMACIONALES............................................................................................. 47

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ................................................................................................. 48

Bibliografa .................................................................................................................................................. 48


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I. INTRODUCCIN

Hasta el presente, la construccin de tneles en roca ha sido fundamentalmenterealizada con medios convencionales (excavacin mecnica o con explosivos,colocacin de un sostenimiento provisional y, en algunos casos, un revestimientodefinitivo), a excepcin de los tneles hidrulicos, en los que se han utilizado confrecuencia mquinas tuneladoras. Aunque estas mquinas se estn utilizando cada vezms en otros tipos de tneles, en esta intervencin nos referiremos, fundamentalmentepor ser los ms frecuentes, a los mtodos convencionales.

La ejecucin de tneles en roca, desde los ltimos 30 aos aproximadamente, se

realiza habitualmente segn unas tcnicas ampliamente conocidas, que permitenaplicar prontamente una presin de confinamiento mnima al tnel, de forma que lapropia roca soporte los mayores esfuerzos alrededor de la excavacin.

Para la aplicacin de esta metodologa se recurre a la clasificacin de los terrenosasignndoles unos parmetros geotcnicos, al clculo de las secciones con esosterrenos y los sostenimientos previstos, y al control de su comportamiento durante laconstruccin. Normalmente a cada tipo de terreno se le asigna un tipo desostenimiento, y durante la obra se suele ajustar a la vista del comportamiento.

Esta dinmica supone unas hiptesis que en gran nmero de casos son satisfactorias,pero no siempre son correctas. La principal de estas hiptesis suele ser lahomogeneidad del terreno, es decir: para un tramo de tnel de un determinado tipo, elterreno se define por un ndice (RMR, Q, etc.); lo que lleva a ocultar de alguna manera,y quitar protagonismo, a las discontinuidades siempre existentes en la roca, que sonmuchas veces las que condicionan la estabilidad del tnel.

Adems, los macizos de roca esconden sorpresas que difcilmente pueden quedarrecogidas en un ndice de clasificacin: zonas de mayor meteorizacin o fracturacin,karsts, fallas, etc. Cuando estas problemticas se detectan a tiempo, se acometenadecuadamente sin graves problemas; sin embargo, si no se detectan, puedenocasionar dificultades de graves consecuencias


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II. OBJETIVOS

Conocer los mtodos de auscultacin de la matriz y el macizo rocoso para la

construccin de un tnel

Conocer los parmetros ms importantes para la excavacin , voladura , minado

continuo en la construccin de tneles


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III.MARCO TEORICOMETODO DE AUSCULTACION PARA LA CONSTRUCCION DE UN TUNEL

En este momento se dispone de una gran variedad de aparatos de medida, por lo quepueden controlarse la mayora de las variables implicadas en el proceso constructivo.En el Cuadro n 1 se hace un resumen de los aparatos ms corrientemente utilizados ysu campo de aplicacin. En la fig. 1 se muestran algunos de dichos aparatos.

Existen adems otros muchos equipos de medida de uso poco frecuente como

Medidores de resistividad o conductividad Acelermetros Lneas de asientos, tasmetros, etc. Detectores de gases, etc.

Recientemente se est investigando en aplicaciones de la fibra ptica para detectar, deforma continua, variaciones en los estados tensionales de sostenimientos u otroselementos de los tneles.

Por supuesto cada aparato tiene su campo de aplicacin, su rango de medida, suprecisin y su fiabilidad. En este sentido es muy importante la calidad de la instalacin.Una instalacin deficiente puede hacer que las medidas sean inaprovechables o, lo quees peor, lleven a conclusiones errneas. Siempre se ha dicho que es preferible no tenermedidas a tener una medida errnea.

CUADRO N 1.- Equipos principalmente utilizados en instrumentacin y resultados queproporcionan


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Para poder corregir errores es importante una cierta redundancia o duplicacin de lasmedidas.

Tambin es fundamental, sobre todo en el caso de nivelaciones o medidas topogrficasdisponer de bases de referencia suficientemente fiables. Con frecuencia se dan porinamovibles bases flotantes que hacen inservible la auscultacin.

Hay que tener mucho cuidado con el vandalismo, ya que pueden moverseaccidentalmente los puntos de medida, confundiendo los desplazamientos reales con

los provocados. La inspeccin directa de los aparatos de medida debe permitir detectarestas incidencias.

Actualmente el desarrollo tecnolgico ha puesto en el mercado una gran oferta deaparatos registradores o sensores que proporcionan una gran cantidad de medidas entiempo real. Las seales de los sensores se envan por radio o WiFi a una EstacinCentral donde se transforman, mediante un software apropiado, en medidasinterpretables por un cierto nmero de usuarios autorizados. El propio sistema comparalas medidas con umbrales preestablecidos, generando en su caso, las oportunasalarmas.

Estas Redes de control Automtico son lgicamente bastante costosas si bien se

argumenta que su mayor coste viene compensado por la reduccin de mano de obra


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en personal de medida y control. Desgraciadamente no todas las magnitudes sepueden registrar automticamente en todos los puntos de inters por lo que el personalin situ sigue siendo necesario. Por otra parte es frecuente tener que ampliar los puntosde medida conforme se va comportando la obra. Tambin hay que tener en cuenta queun exceso de datos puede ser inmanejable e innecesario.

Es absurdo tomar datos cada minuto de un proceso cuya evolucin se manifiesta endas o semanas. En los hospitales no se toma la temperatura a los enfermos cadadcima de segundo, aunque podra hacerse. No es lo mismo hacer el seguimiento delas tensiones en un tnel de dovelas, en donde los movimientos significativos sonindetectables en periodos de semanas que el de las subsidencias de edificios en zonaurbana, donde hay que detectar el peligro con suficiente antelacin.

Tambin est injustificado disponer aparatos registradores, necesariamente fijos, paracontrolar procesos que van a pasar fugazmente por su tramo de observacin.

Un aparato registrador no tiene por qu ser necesariamente ms preciso que unaparato de control manual. Aparte de derivas electrnicas, hay otros muchos factoresde error. Por ejemplo, los teodolitos registradores se instalan en puntos altos, terrazasde edificios etc. con lo que las medidas adolecen de las dilataciones del propio edificio,muchas veces superiores al rango de movimientos esperables.

Creemos que el registro continuo puede estar indicado en estructuras importantes omonumentales en cuyo entorno se van a hacer operaciones complejas de bastanteduracin pero no tiene sentido cuando va a pasar una tuneladora a 30 m/da.

TNELES CON TUNELADORA

La auscultacin del propio revestimiento del tnel supone algunas diferencias respectoa los tneles convencionales. Normalmente la instrumentacin se coloca en el taller defabricacin de dovelas introduciendo en las mismas:

Tensmetros en armaduras Clulas de presin total radiales y perimetrales

Las clulas radiales son de difcil instalacin e interpretacin en dovelas de pequeoespesor.

Las clulas en el trasds de las dovelas tienen dos inconvenientes:

Inyeccin de mortero, de mejor o peor calidad, modifica la transmisin de las tensionesdel terreno a la clula.

La diferencia de rigidez entre la clula y la dovela favorece un cierto puenteo,midindose tensiones muy diferentes de las reales

Investigacin Geolgica-Geotcnica

La investigacin geolgica-geotcnica que se realiza en la etapa de planificacinde una obra subterrnea debe adecuarse a la complejidad geolgica y a lascaractersticas de cada proyecto; de este modo se reducirn las incertidumbresgeotcnicas y, por lo tanto, los sobrecostes, los incrementos de plazo y los

posibles litigios durante la construccin.


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La tendencia en los aos venideros en relacin con la investigacin geolgica ygeotcnica pasar por los siguientes hitos:

1. Se incrementar el nmero de sondeos mecnicos realizados, llegando lalongitud total perforada hasta alcanzar ratios mximos de 1.5 m. de sondeo/1 m.

de tnel.2. Se incrementar la investigacin geolgica y geotcnica de modo que

represente hasta un 3% de los costes de construccin. En casos muy complejoseste porcentaje podra llegar a superar el (8%).

3. Mejora de las tcnicas de perforacin y obtencin de testigos de roca,incluyndose en estos los datos de su orientacin.

4. Incremento de la perforacin de sondeos mecnicos dirigidos para obtener unmayor conocimiento de las estructuras geolgicas y testigos de roca orientadosen la direccin del tnel.

5. Incremento importante de las tcnicas geofsicas as como de otros mtodos nodestructivos, tanto de superficie como en sondeo, con una utilizacin a granescala de los mismos.

6. Perforacin de galeras y/o pozos de reconocimiento, debidamenteinstrumentados para reducir las incertidumbres, tanto geolgicas como delcomportamiento del macizo rocoso.

7. El perfeccionamiento de las tcnicas actuales y el desarrollo de nuevas tcnicasde localizacin y evaluacin de acuferos subterrneos.

8. Desarrollo de nuevas tcnicas ms fiables, precisas y econmicas para ladeterminacin de las tensiones naturales dentro del macizo rocoso que tienen

una gran incidencia en el comportamiento de las excavaciones9. Mejora en la estimacin de los tiempos de estabilidad de los distintos terrenos

atravesados por la obra subterrnea

Emplazamiento de mquina de sondeos para

el estudio geotcnico del Tnel ferroviario de

Pajares

Sondeo dirigido para la investigacin de zonas poco

accesibles


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ENSAYOS DE LABORATORIO.

En el campo de laboratorios de rocas y suelos el reto de los aos venideros se planteaen la mejora del conocimiento estructural de suelos y rocas as como en su

modelizacin con los objetivos siguientes:1) El desarrollo de herramientas tcnicas nuevas ms fiables para medir las

propiedades de los macizos rocosos en general y de las rocas blandas enparticular mejorando su caracterizacin geotcnica.

2) Profundizar en el conocimiento de materiales como arcillas, rocas blandasarcillosas, suelos cementados, as como espumas y otros materiales quedesarrollan comportamientos geolgicos.

3) Profundizar el conocimiento de transmisibilidad de fluidos a travs de medios

porosos y de rocas fracturadas mediante el anlisis de imgenes de resonanciamagntica.

4) Desarrollar modelos de suelos y rocas ms afinados y realistas que permitanobtener unas previsiones ms reales de su comportamiento.


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3.1. DESARROLLO

3.2.1 METODOS DE AUSCULTACION

La excavacin de cualquier obra subterrnea provoca una alteracin en el estadotensional inicial del terreno, lo que se traduce en un campo de desplazamientoshacia la zona excavada cuya magnitud depende de diversos factores, asociadostanto a la naturaleza de los materiales como al procedimiento de excavacin, elmtodo constructivo elegido y la rigidez del sistema sostenimiento-terreno. Enconsecuencia, el diseo de los sistemas y procesos de excavacin debe contemplarel fenmeno de la subsidencia para limitarlo dentro de parmetros admisibles porlas propias obras y el entorno.

Durante la ejecucin de las obras, el nico procedimiento disponible paracomprobar que los movimientos y esfuerzos realmente inducidos se encuentran pordebajo de los umbrales admisibles, tanto para la propia obra como el entorno, es elseguimiento y lectura de estas variables. En puntos particularmente sensibles, esnecesario disponer sensores de medida que permitan, mediante lecturasprogramadas, controlar estos aspectos a medida que se ejecuta la obra.

El presente documento tiene la finalidad de servir de base o punto de partida paraque el Contratista desarrolle el correspondiente Plan especfico de Instrumentaciny Auscultacin, adaptado a las condiciones constructivas de la obra y cuyo alcancey contenido debern ser aprobados por la Direccin de Obra. En este sentido, todos

los dispositivos de medida considerados en este Anejo, as como su ubicacin,conforman una propuesta de lo que deber contemplar el Plan especfico deAuscultacin.

En definitiva, en el presente apartado se describen las caractersticas de losdispositivos de auscultacin considerados, as como la definicin de los criteriospara el control y seguimiento. Todos estos aspectos se estudiarn y desarrollarncon detalle en el correspondiente Plan especfico de Auscultacin.

Uso Mecnica de Rocas

La mecnica de rocas tiene un carcter interdisciplinar, y sin duda experimental un

importante desarrollo durante el siglo XXI, para mejorar el conocimiento en susreas crticas.

En relacin a la construccin subterrnea la ingeniera de tneles las reas crticasson las que se describen seguidamente.

Parmetros Del Macizo Rocoso

La resistencia de un macizo rocoso es funcin de la resistencia de la roca intacta,la resistencia de las discontinuidades y de cmo stas se distribuyen en el macizo.Una vez caracterizada la matriz rocosa, se determinan los parmetros del macizorocoso ms importantes, necesarios para la modelacin


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Mdulo de deformacin del macizo Em. Resistencia a compresin simple del macizo cm. Parmetros de Mohr Coulomb. Cohesin. Angulo de rozamiento interno.

Estado tensional inicial. K0.

Resultan de gran ayuda para su determinacin, ciertos ndices de calidad de macizosrocosos, conocidos como clasificaciones geomecnicas, desarrollados por varios autores.

Para el desarrollo del presente estudio se ha trabajado con dos fuentes de informacindiferentes.

Por un lado se dispone de los parmetros del macizo empleados en la modelizacin deltnel del proyecto constructivo. stos se han calculado con el programa Rocklab y sedispone nicamente de los resultados enumerados en una tabla.

Por otro lado se ha recurrido al clculo de los parmetros del macizo rocoso mediantefrmulas empricas propuestas por diferentes autores. Se calculan nicamente losparmetros que intervienen en el Criterio de Rotura de Mohr Coulomb. Em , , c y .ste es el criterio adoptado por los proyectistas en la simulacin en 3D de Flac 3D y laque se considera tambin en ste estudio para poder comparar los resultados.

De sta forma se dispone de varios criterios a la hora de aplicar los parmetros almodelo y poder as ajustarlo a la realidad.

3.2.2 CLASIFICACIONES GEOMECNICAS

Las clasificaciones geomecnicas son un mtodo de ingeniera geolgica quepermiten evaluar el comportamiento geomecnico de los macizos rocosos yestimar los parmetros geotcnicos de diseo. Son tiles tambin para realizaruna propuesta de sostenimiento. Como se ver ms adelante los autores delproyecto constructivo emplean esta tcnica.Estas clasificaciones permiten caracterizar un determinado macizo rocoso enfuncin de una serie de parmetros a los que se les asigna un cierto valor. Pormedio de la clasificacin se llega a calcular un ndice caracterstico de la roca,que permite describir numricamente la calidad de la misma.

Para la caracterizacin geotcnica del macizo que nos ocupa, se han utilizadolas clasificaciones geomecnicas que se enumeran a continuacin:

Bieniawski (1979 y 1989), a partir de la cual se obtiene el ndice RMR delmacizo rocoso, que vara entre 0 y 100. Se estimar el valor conocido comocorregido, es decir, aplicando la correccin por orientacin de las diaclasastomando un valor medio o regular.

Barton et al. (1974), en el que se obtiene un ndice numrico Q de calidaddel macizo rocoso, que vara entre 0,001 y 1000.

ndice de resistencia geolgica, GSI (Geological Strengh Index) introducido


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por Hoek, a partir de unas tablas propuestas por el autor en las que,basndose en el aspecto de la roca, se elige la categora que mejordescriba las condiciones del macizo previo a la excavacin.

CLASIFICACIN DE BIENIAWSKI (RMR)Desarrollada en 1973, con actualizaciones en 1979 y 1989 y basado en msde 300 casos reales de tneles y minas. Constituye un sistema de clasificacinde los macizos rocosos que permite relacionar ndices de calidad conparmetros geotcnicos del macizo, de excavacin y de sostenimiento entneles. Actualmente se emplea la edicin de 1989.

Para determinar el ndice de Bieniawski (RMR), se hace uso de seisparmetros del terreno:

Resistencia a compresin simple de la roca. ndice de fracturacin RQD. Espaciamiento de las discontinuidades. Estado de las discontinuidades. Condiciones hidrogeolgica Orientacin de las discontinuidades respecto a la excavacin.

El RMR se obtiene como suma de unas puntuaciones que corresponden acada uno de los seis parmetros enumerados.

El valor del RMR oscila entre 0 y 100 en funcin de la calidad de

la roca, distinguindose cinco tipos o clases de roca:o Clase I: 100 > RMR > 81 Roca muy buenao Clase II: 80 > RMR > 61 Roca buenao Clase III: 60 > RMR > 41 Roca mediao Clase IV: 40 > RMR > 21 Roca malao Clase V: 20 > RMR > 0 Roca muy mala

CLASIFICACIN Q DE BARTON

El ndice Q o ndice de Barton, fue desarrollado en Noruega por Barton, Lien y

Lunde (1974), del NGI (Instituto Geotcnico Noruego). Su desarrollo se basen el anlisis de cientos de tneles construidos principalmente enEscandinavia.

La clasificacin geomecnica de Barton asigna a cada terreno un valornumrico, tanto mayor cuanto mejor es la calidad geotcnica de la roca. Suvariacin no es lineal como la del RMR, sino que oscila ente 0,001 paraterrenos muy malos y 1.000 para terrenos muy buenos. El valor de Q seobtiene mediante la siguiente expresin:

Dnde:

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


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RQD = Rock Quality Designation Jn = ndice de diaclasado. Indica el grado de fracturacin del macizo. Jr = ndice de rugosidad de las juntas

Ja = ndice que indica la alteracin de las paredes de las juntas Jw = Coeficiente reductor por la presencia de agua SRF = Stress Reduction Factor. Coeficiente que tiene en

cuenta la influencia del estado tensional del macizo rocoso

Para la obtencin de estos parmetros, Barton proporcion unas sencillastablas donde, en funcin de la descripcin del macizo, se asignan diferentesvalores a los parmetros.

Una vez determinado el valor Q, se pueden emplear dos mtodos para definirel sostenimiento del tnel, que son:

Barton (1974) Grimstad, Barton y Loset (1993)

Para ello es necesario un nuevo parmetro dependiente de las dimensionesdel tnel, llamado

Dimensin Equivalente (De). sta se obtiene como el cociente entre el vanoo altura del tnel (el mayor de ambos valores) y un factor denominadoExcavation Support Ratio (ESR).ndice de resistencia geolgica (GSI)

EL NDICE DE RESISTENCIA GEOLGICA (GSI)

fue introducido por Hoek (1994) y Hoek et al, (1995) para proporcionar unsistema de estimacin de la reduccin de resistencia que experimenta unmacizo rocoso con respecto a la roca intacta, segn se hacen ms deficientessus condiciones geolgicas. Se define en el terreno mediante la observacin dedos parmetros principales: fracturacin y estado de las discontinuidades.

La intencin de los creadores del GSI fue introducir un ndice que representarade forma adecuada las caractersticas intrnsecas del macizo rocoso. Por tanto,el resto de parmetros incluidos en las clasificaciones geomecnicas anteriores(por ejemplo, el estado tensional in situ, orientacin de las discontinuidades,caractersticas hidrogeolgicas) fueron omitidos en el esquema seguido por elGSI.

El GSI puede obtenerse mediante diversosmtodos:

A. A partir del ndice RMR (Bieniawski, 1989)

Utilizando el ndice RMR89 en su versin de 1989 se suman, en primer


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lugar, los valores obtenidos en los cuatro primeros parmetros (resistenciaa la compresin simple de la rocaintacta, RQD, espaciado de las diaclasas,

estado de las diaclasas). Posteriormente secaracteriza el macizo rocosocomo completamente seco, aadiendo un valor adicional de 15 a la sumapreviamente calculada, obteniendo como resultado final el ndice RMR*89

(sin correccin por orientacin de juntas). Para valores de RMR*89 superioresa 25, el ndice GSI puede calcularse mediante la expresin:GSI = RMR*895

B. A partir del ndice Q (Barton et at, 1974)

Al utilizar el ndice Q para estimar el GSI, en primer lugar se asigna el valor delcoeficiente reductor por la presencia de agua (Jw), equivalente al supuesto encondiciones secas, mientras que el coeficiente del estado tensional (SRF), nosiendo un parmetro intrnseco del macizo rocoso, no es considerado. El ndicede calidad del macizo rocoso corregido, Q*, se calcula mediante la expresin:

Q=(RQD / Jn)*(Jr / Ja)

El valor de Q* as obtenido puede ser utilizado para calcular el valor del GSIa partir de la expresin:

GSI = 10 Ln (Q*) + 32

C. A partir de descripciones cualitativas (Hoek et al, 1995; Hoek y Brown,1997)

El valor del GSI tambin puede obtenerse a partir del reconocimiento dela estructura del macizo rocoso y de las condiciones de las superficies dediscontinuidad, de acuerdo con la figura 4.10:


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Figura 4.9 valores del GSI

Se ha continuado con la misma tramificacin: margas sanas, las zonas de emboquille yde falla. Cada una de ellas con resultados diferentes entre ellos tal y como seobserva en la tabla 4.5

Tabla 4.5: parmetros del macizo rocoso por tramos en proyecto. Fuente propia

Instrumentacin Tpica en Macizos Rocosos

El objetivo fundamental de la instrumentacin es proporcionar un sostenimientoadecuado a la excavacin.


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Los elementos a auscultar durante la construccin sern los siguientes:

Convergencia de la excavacin y gradiente de deformacin

Deformaciones y cargas del sistema de sostenimiento

Subsidencia del terreno en reas urbanas, la cual puede haberse generado porel cierre de la excavacin subterrnea, el flujo de material hacia sta o por elrebajamiento del nivel fretico, lo que causa su consolidacin.

Vibraciones producidas por voladuras que pueden afectar a estructuras desuperficie o excavaciones adyacentes.

Una Instrumentacin Adecuada Constara de los Siguientes Elementos:

Extensmetros de sondeo: se instalan para medir los gradientes de

deformacin y convergencias.

Convergencias: controlan el cierre de la excavacin.

Deflectmetros: se instalan en el frente de avance del tnel en un sondeo yproporcionan informacin sobre las deformaciones del macizo en zonas decorte. Adems, permiten detectar la presencia de aguas subterrneas en elproceso de perforacin.

Clulas de presin: se instalan entre el revestimiento del tnel y el terreno paraauscultar los cambios de tensin e informan de la necesidad de sostenimiento

adicional.

Bandas extensomtricas: se instalan en los elementos metlicos.

Clulas de carga: para auscultar las variaciones de la carga en bulones. Una reduccin de la carga implica la colocacin de bulones adicionales de

mayor longitud. Tambin se instalan en el revestimiento.

Extensmetros verticales, nivelacin de precisin y medidores de deformacinsuperficial: usados para auscultar la subsidencia del terreno.

Inclinmetros y pndulos: informan sobre posibles movimientos en estructuras.

Emisin acstica: su auscultacin permite detectar los posibles colapsos.

Vibraciones: solamente es necesario controlarlas cuando se realizan voladurasen las inmediaciones de otras excavaciones subterrneas o estructuras ensuperficie.


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3.3 CARACTERIZACIN DEL MACIZO ROCOSO.

Los macizos rocosos son de naturaleza compleja con largos y complicadoshistoriales geolgicos una caracterizacin y una modelizacin ms precisa una mejorprediccin del comportamiento del macizo rocoso.

La mejora en la caracterizacin de los macizos rocosos se conseguir con lautilizacin de las tcnicas siguientes:

3.3.1 Mtodos Directos

Escanear digital en sondeos (Digital Borehole Scanner, DBS) queproporciona imgenes pticas de la definicin de las paredes de lossondeos. Con esta tcnica es posible observar las alteraciones de lasfracturas en las paredes del sondeo, el tipo de relleno y la rugosidad de lasuperficie de las fracturas.

Tcnicas acsticas y elctricas para observar la fracturas en los sondeos. Mtodos hidrulicos para investigar la circulacin de fluidos a travs de lasfracturas.

3.3.2.Mtodos Indirectos

En un futuro es previsible un incremento en la utilizacin de mtodosindirectos (remolesesing).

Mtodos Elsticos: reflexin ssmica, perfil ssmico vertical (VSP), reflexinen sondeo (cross - hole) y registros acsticos, mtodos elctricos y

electromagnticos (sondeos elctricos, profilling y tomografa, metodologacon radar) y registros convencionales de sondeos (neutrn, gamma,temperatura, calibre, medidor de flujo).

En particular los mtodos ssmicos experimentaran un importantedesarrollo en la caracterizacin del comportamiento mecnico de grandesvolmenes de roca mediante su respuesta deformacional utilizandofrecuencias mucho ms altas.

En definitiva, se incrementara el uso de los mtodos geofsicos existentespara mejorar la cuantificacin de la densidad de fracturacin ypermeabilidad en zonas profundas del macizo rocoso.

Tambin se perfeccionaran las tcnicas geofsicas actuales mejorando su

resolucin y aportando nuevas informaciones adicionales.

3.4 MODELIZACIN DEL MACIZO ROCOSO.

La caracterizacin y modelizacin de los macizos rocosos seguir nuevos caminosen un futuro desarrollo, mediante la aplicacin de nuevos campos del conocimientocientfico como. La mecnica cuntica, la teora del caos, el concepto de retosneuronales y el modelo lgico de prediccin en entornos con incertidumbres, como lalgica difusa (fuzzy logic).


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3.4.1 La Incertidumbre De Los Datos

La caracterizacin, modelizacin y anlisis de los macizos rocosos estn sujetos aincertidumbre; esta incertidumbre es tanto mayor cuanto mayor es la complejidad delmacizo rocoso que debe caracterizarse.

Aunque se obtengan gran cantidad de datos de un macizo rocoso, estos nopermitirn eliminar todas las incertidumbres. Hay incertidumbres en el propio macizorocoso, en la obtencin de datos, en la testificacin y en los modelos de prediccin.Esta incertidumbre puede ser acumulativa y puede representar un problema, sobretodo, en macizos rocosos muy complejos.

Para manejar y paliar esta incertidumbre, en un futuro prximo se utilizaran modeloslgicos como los indicados en el punto anterior.

En un futuro ser prcticamente habitual incluir las incertidumbres en los procesos dedecisin, mediante la utilizacin de procedimientos derivados de campos como elclculo de probabilidades, la estadstica y el anlisis de riesgos.

3.5 OTRAS REAS CRTICAS QUE ES NECESARIO DESARROLLAR.En los prximos aos y a lo largo del siglo XXI ser necesario profundizar en elconocimiento de determinadas reas crticas relacionadas con la mecnica de rocasy suelos y con las tcnicas d construccin como:

Prediccin del mecanismo de rotura de macizos rocosos con propiedadesvariables.

Clasificacin de las propiedades y los mecanismos de rotura de losmacizos rocosos relacionados con el factor tiempo.

Relacionar los mecanismos de rotura de los macizos rocosos con lastensiones in situ dentro del mismo.

Desarrollo de programas de clculo que relacionan caractersticas ypropiedades estructurales de los macizos rocosos.

Perfeccionar la prctica de la toma de muestras de rocas y suelos. Mejora en el conocimiento del mecanismo de interaccin de las

herramientas de corte, picas y discos con el terreno en el proceso derotura.

Desarrollo de las tcnicas fiables de uso rpido y econmico para lacaracterizacin de la determinacin de las propiedades estructurales delmacizo rocoso.

Mejora de mtodos de medicin de las tensiones in situ. Mejora del conocimiento del efecto del paso del tiempo sobre las

excavaciones. Distribucin de la presin hidrulica a travs de las juntas del macizo y su

disipacin a lo largo de ellas. Mejora de las imgenes de sondeo. Caracterizacin ms precisa de los macizos rocosos estratificados y

anisotropicos. Caracterizacin y testificacin ms precisa de las rocas blandas. Perfeccionamiento de los mtodos de excavacin de rocas en condiciones

de frente mixto y variacin rpida en sus propiedades. Desarrollo de nuevos mtodos de excavacin en terrenos con tensiones

elevadas.


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Mejor conocimiento y evaluacin de la influencia del agua en laconstruccin de las obras subterrneas y desarrollo de nuevos mtodos ytcnicas para apilar sus efectos.

Desarrollar metodologas de toma de decisiones de las incertidumbres conestimacin de riesgo.

Desarrollo de tcnicas ms seguras, eficaces y econmicas para laconstruccin de tneles en suelos rocas blandas. Evaluacin adecuada del efecto que las propiedades del macizo rocoso

tienen en el rendimiento de las tuneladoras. Cuantificacin ms precisa del efecto que las filtraciones de agua

subterrnea tienen en la construccin de tneles en terrenos blandos.

El mejor conocimiento y cuantificacin de las reas crticas anteriormenteenumeradas, reanudara, en un futuro en una construccin subterrnea ms segura y

econmica con un acortamiento de los plazos de ejecucin.3.6 MAQUINARIAS

La construccin ser en un futuro prximo aun mayor, sobre la construccinsubterrnea ya que, en gran medida condiciona su viabilidad, su seguridad y sueconoma.

A lo largo de los aos, desde la Revolucin Industrial, la maquinaria ha venido, engeneral y la de tneles en particular; experimentando constantes avancestecnolgicos, habiendo alcanzado un alto nivel de desarrollo en los ltimos aos delsiglo XX, principalmente en las maquinas tuneladoras (Topos y Escudos).

No obstante, el futuro desarrollo de estas mquinas permite abordar la construccinde la obra subterrnea con mayores niveles de seguridady con unos costes menoresde que los actuales haciendo posible la ejecucin de Megaproyectos como los yacitados.


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La automatizacin casi total de los procesos de Excavacin, la robotizacin, laoperacin por control remoto, la utilizacin de nuevos materiales como componentesde las maquinarias derivados de la industria militar y espacial, la utilizacin de tilesde corte de mayor capacidad, eficacia y con una mayor resistencia al desgaste, elcontrol, en tiempo real, del funcionamiento de la maquinaria, la utilizacin de la

tecnologa Water jet como herramienta complementaria en la excavacin de rocasduras y abrasivas, el desarrollo de tuneladoras de cabezas de corte capaces dedetectar la zona de roca ms duras incrementando en ellas los empujes sobre loscortadores.

3.7 MEJORAS DE LAS TECNOLOGIAS

A. Incremento decisivo de la seguridad de los operarios, al no verse obligado a tenerque trabajar en el frente realizando actividades que entraen riesgos comoconsecuencia de la implantacin del automatismo, la robotizacin y el controlremoto de las maquinas.

B. Incremento de los rendimientos de las distintas actividades que constituyen elproceso constructivo se producir como consecuencia del automatismo y larobotizacin de los procesos, de la utilizacin de cabezas de corte Inteligentesenlas tuneladoras, del trabajo continuo de estas, de la simultaneidad de lasactividades de excavacin y revestimiento, de la utilizacin de herramientas de

corte ms eficientes, ms duras y ms resistentes al desgaste.Las herramientas de corte, discos y picas, mejoraran tambin su diseo, sugeometra, su tamao y su peso, su disposicin y acoplamiento en la cabeza y sueficaciaLa tecnologa del chorro de agua alta presin (Water Jet) que se utilizaactualmente en el corte industrial de rocas, en demoliciones, en corte de diversosmateriales podr, en los prximos aos, contribuirn los nuevos desarrollos amejorar el proceso de excavacin de rocas duras y abrasivas.

C. Reduccin de los costes, uno de los principales objetivos es la reduccin de loscostes de la obra subterrnea de modo que se aproximen a los de las obras ensuperficie.Estos costes deben calcularse siempre sobre el ciclo total de vida de la obrasubterrnea, incluyendo los costes de construccin, de explotacin y demantenimiento. Es necesario evaluar tambin en trminos econmicos lasventajas de la obra subterrnea; su menor vulnerabilidad, el menor impactoambiental, as como el valor del suelo que induce en zonas urbanas.

D. Estos costes tiene como causas: La reduccin de la mano de obra por lautilizacin de una mano de obra altamente especializada, el incremento de losrendimientos y de los ritmos de excavacin, la reduccin de los consumos de

energa , la reduccin del consumo de materiales fungibles.


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En un prximo futuro las maquinas se consideraran como un diseo bsico comn enlas que las permita excavar con diferentes dimetros y a las que se les agregarandiversos elementos y sistemas reemplazables y especficos para cada modalidad defuncionamiento adecuado a las caractersticas de cada proyecto.

La configuracin de las tuneladoras permitir realizar excavaciones concondicionantes muy variados; perforaciones ascendentes, descendentes, en espiralcon capacidad para trazar curvas de dimetro muy pequeo en vertical hacia arriba yhacia abajo; una nica tuneladora podr perforar con dimetros distintos incluso conperforaciones oblicuas o perpendiculares a la perforacin principal.

La macarrnica que se inici en Japn en 1980, producir productos y maquinascada vez ms listas


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INSTRUMENTOS DE AUSCULTACIN

CLULAS DE PRESIN TOTAL

Las clulas de presin total son aparatos que miden las cargas a les que est sometido

un elemento estructural. En este caso, las clulas de presin total, miden las presionesde equilibrio entre el terreno y el trasds de la pantalla.

Las clulas de presin total tienen una superficie activa rectangular y disponen de unsistema de compensacin de su presin interna. El sensor es un transductor de cuerdavibrante.

El aparato debe satisfacer las siguientes caractersticas: Rango de medida: de 0 a 10 MPa Precisin: 1 % del rango Dimensiones: 150 mm x 250 mm Dimensiones superficie activa: 145 mm x 245 mm Longitud del tubo de compensacin: 600 mm

Las lecturas de un grupo de clulas se recibirn centralizadas y se registrarn en unnico dispositivo de adquisicin de datos fcilmente accesible y protegido (situado en elexterior del elemento instrumentado).

La comunicacin entre cada una de las clulas de presin total y el dispositivo deadquisicin de dados del grupo se realizar mediante cable de seal. El dispositivo deadquisicin de datos del grupo se encontrar en la caja de centralizacin.

Las clulas de presin instaladas se colocarn en al trasds de las pantallas en ladireccin paralela al mismo.

Durante la instalacin de las clulas en las pantallas stas se colocarn mediante ungato hidrulico sujeto a la armadura entre pantalla. Una vez instaladas se accionar elgato para situar las clulas contra el terreno. En las pantallas se fijar en las armadurasuna tubera de PVC por clula instalada, desde la ubicacin de la clula hasta lasuperficie de la pantalla para que pasen los cables de cada clula.

De esta manera se conocer la presin total que ejercen las tierras.

Clula de presin total


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EXTENSMETROS

Los extensmetros son aparatos que miden deformaciones en las armaduras. El sensores un transductor de cuerda vibrante.

El aparato debe satisfacer las siguientes caractersticas:

Rango de medida: de 0 a 300010-6 (0 a 3000 microdeformaciones) Precisin: 1 % del rango Sensibilidad a la temperatura: menos de 110-6 por C (entre -10 y +75 C) Mxima presin de agua: 1 MPa

Las lecturas de un grupo de extensmetros se recibirn centralizadas y se registrarn enu nico dispositivo de adquisicin de datos fcilmente accesible y protegido (situado enel exterior del elemento instrumentado).

El montaje del extensmetro en la armadura de la pantalla se realizar atndolo a laarmadura con la ayuda de barras auxiliares de montaje. El cable se proteger con un

tubo de PVC corrugado que a su vez se atar en diversos puntos de la armadura hastala caja de conexin.

La lectura cero de este dispositivo se tomar justo antes del inicio de la excavacin delrecinto apantallado, y presentando los valores en unidades de microdeformaciones.

Extensmetro

EXTENSMETROS INCREMENTALES

Los extensmetros incrementales son aparatos que miden las deformaciones del terrenolongitudinalmente a una perforacin, midiendo con una sonda la distancia entre anillosde referencia instalados dentro de la perforacin.

Constituyen el extensmetro incremental el conjunto formado por tubo, anillos dereferencia y sonda.

El tubo es de plstico (polipropileno o PVC) e incorpora anillos de referencia a intervalosregulares de un metro que, exteriores al tubo, metlicos y magnticos.

El metal que constituye los anillos es un aleje de aluminio anodizado.


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Los anillos que constituyen la base de las medidas generan un campo magntico quepuede ser captado por los sensores de la sonda.

Los anillos debern quedar en contacto con el terreno (solidarizados) despus de serinstalados en el tubo dentro del sondeo. De esta manera el desplazamiento de los anillospodr ser representativo de las deformaciones del terreno.

Posteriormente a la instalacin del tubo extensomtrico dentro del terreno y para evitardesplazamientos prematuros o no representativos de los anillos, el espacio entre el tuboy las paredes de la perforacin debern rellenarse con lechada de cemento inyectadadesde la base del sondeo hacia la superficie del terreno.

Las lecturas se realizarn con una sonda inductiva en forma de torpedo, constituida pordos sensores inductivos separados por una barra de longitud fija.

Esta sonda deber gozar de una precisin de lectura de 0,5 mm.

La lectura cero se realizar siempre antes del inicio de la excavacin y ser la media detres lecturas, donde la diferencia entre stas nunca superar la precisin del sistema.

Las lecturas se realizarn mediante metodologa manual y debern de ser enviadas a lacentral de adquisicin de datos e introducidas en el periodo establecido para losinstrumentos de lectura manual.

Los valores se representarn en una grfica de deformaciones acumuladas, siempredesde el fondo de la tubera hacia la cabeza. El valor numrico que se presenta es enmilmetros.

La profundidad de perforacin ser como a mnimo de 0,5 m superior a la longitud del

tubo. El dimetro ser variable y superior al dimetro de los anillos metlicos delextensmetro.

Extensmetro incremental


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TEODOLITOS AUTOMTICOS PROGRAMABLES Y MOTORIZADOS

Los teodolitos automticos programables son capaces de realizar lecturas sobre un

conjunto de prismas de control y de referencia. El teodolito apunta a stos prismas demanera cclica, en un orden preestablecido y calcula sus coordenadas X, Y y Zabsolutas.

Las caractersticas tcnicas de precisin de la medida mnimas que debe presentar laestacin total son:

Exactitud en la medida de ngulos: 0,5 (0,15 mgon) Exactitud en la medida de distancias: 1 mm + 1 ppm Temperatura de trabajo: entre -20C y 50C

Estas especificaciones se deben garantizar dentro de un rango de medida de 100metros como a mnimo.

El nmero de lecturas realizadas en cada prisma depender del nmero de prismasasociados a cada teodolito. Por cuestiones de precisin, el teodolito deber leer dosveces el mismo prisma, de tal manera que el valor representado ser una media entre elmedido por el crculo directo y el inverso.

Ser indispensable que la estacin total pueda encontrarse tanto dentro como fuera delrea de influencia de le excavacin. Ser necesario entonces que el sistema puedagarantizar la lectura de coordenadas absolutas de los prismas corrigiendo los propios

movimientos que pueda padecer, a travs de la correcta instalacin fuera de la zona deinfluencia de la obra de, como a mnimo, cuatro prismas de referencia.

El teodolito deber garantizar el envo de datos a la central de almacenaje en tiempo real(garantizando as la disponibilidad de los datos para su consulta en el tiempo establecidopara las lecturas de carcter automtico). Para el envo de estos datos al ordenador degestin de datos, se deber utilizar un sistema de telecomunicacin sin hilos.

Teodolito


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PRISMAS PARA EL SEGUIMIENTO TOPOGRFICO AUTOMTICO

Los prismas sern de elevado contraste e irn fijados mediante placas a la estructura.Las placas de anclaje sern piezas metlicas de forma angular para poder darlediferentes orientaciones. La fijacin de las placas en la estructura se realizarmediante anclajes de expansin con su correspondiente tornillo. La estructura de los

prismas ser solidaria con la estructura a medir y deber de ser totalmentedesmontable.

Los puntos de instalacin de los prismas debern garantizar el control sobre todos losedificios incluidos en las zonas sensibles de ser auscultadas. stos se fijarn en lasfachadas u otras zonas a controlar, asegurando su correcta fijacin y con ello la calidadde las lecturas.

Los instrumentos debern situarse en zonas fuera del mbito del glibo de paso depeatones y debern presentar las medidas necesarias frente a cualquier robo omanipulacin por parte de persones alienas a su instalacin, mantenimiento o desmonte.

PrismaPRISMAS PARA EL SEGUIMIENTO TOPOGRFICO DE CONVERGENCIAS

Los prismas sern de elevado contraste e irn fijados mediante placas a la estructura.Las placas de anclaje sern piezas metlicas de forma angular para poder darlediferentes orientaciones. La fijacin de las placas en la estructura se realizarmediante anclajes de expansin con su correspondiente tornillo.

Las ubicaciones de estos prismas se localizarn dentro de tneles o infraestructurassubterrneas existentes. Eventualmente puede ser indicada su instalacin en el intradsde las pantallas a excavar para corregir los movimientos en cabeza de los inclinmetrosembebidos en las mismas.

Es preciso que los prismas sean visibles desde el punto de observacin y al orientarlosde deber prestar atencin a que el ngulo de incidencia de la visual sobre stos semantenga dentro de los lmites marcados por el equipo de lectura.

Los prismas debern ser instalados fuera del alcance de posibles actos de vandalismo.


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HITOS PARA LA MEDIDA DE MOVIMIENTOS VERTICALES Y HORIZONTALES

Las hitos de nivelacin para la medida de asientos o movimientos horizontales (hitoscombinadas) se utilizarn para la medida de movimientos horizontales mediante lacolocacin de un prisma porttil, y de movimientos verticales (asientos) mediante lamedida con un equipo de nivelacin.

Las cotas de las hitos de nivelacin debern determinarse mediante un nivelado deprecisin con apreciacin de la decena de milmetros, antes de la ejecucin de la obralas afecciones de la cual quieran ser instrumentadas.

Las arquetas en las que se instalan las hitos son de la misma tipologa que les arquetasde proteccin para la instrumentacin profunda. En la parte central de la arqueta sedispondr una barra de acero que materializar un punto de referencia para las medidastopogrficas. Esta barra ser de acero inoxidable de 25mm de dimetro y de 1m delongitud en las superficiales y de hasta 10m para la profundas, de manera que segarantice su anclaje en el terreno natural.

Las hitos irn alojadas en pequeos pozos cilndricos de 40 cm de dimetro y 110 cm deprofundidad, que se recubrirn con un cilindro de chapa metlica de 30 cm de dimetro y30 cm de altura que descanse en el fondo de la excavacin. sta se rellenar aposteriori con tierra, de manera que la tierra llene el espacio comprendido entre elterreno y el exterior del cilindro.

Hitos para la medida de movimientos


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INCLINMETROS

Los inclinmetros son aparatos que miden desplazamientos laterales del terreno oelementos al que estn sujetos.

Constituyen el inclinmetro el conjunto formado por la tubera inclinomtrica y la sonda.

La sonda debe ser biaxial y cumplir las siguientes caractersticas:

Rango de medida: 50 respecto de la vertical. Resolucin: 0,01 mm Temperatura de trabajo: de -20 a +50 C.

La tubera inclinomtrica debe cumplir les siguientes caractersticas:

Longitud del tramo: 3000 mm Dimetro exterior: 54 mm Dimetro interior: 48 mm

La tubera presentar cuatro grietas para guiar la sonda.

Los movimientos se obtienen determinando la inclinacin del eje de la sondainclinomtrica respecto de la vertical a diversas profundidades y segn dos planosortogonales que contienen el eje del tubo.

Para obtener la deformacin del tubo es preciso acumular los desplazamientos en cadaprofundidad desde un punto fijo, que ser el fondo de la tubera. De esta manera losdatos obtenidos han de representarse en desplazamientos acumulados de fondo acabeza de la tubera.

Las lecturas se realizarn mediante metodologa manual y debern ser enviadas a lacentral de adquisicin de datos y introducidas en el perodo establecido parainstrumentos de lectura manual.

El procedimiento de realizacin de la lectura y tratamiento de los datos se describe acontinuacin:

La sonda se introduce en el tubo y se realizan las medidas que permitendeterminar los movimientos producidos.

Las lecturas de desplazamiento se toman a intervalos de profundidad regular(0,5m), medidos mediante marcadores que se disponen sobre el cable del sensor.

De esta forma se obtiene un conjunto inicial de lecturas (lecturas cero) a profundidadesespecificadas, de manera que las lecturas posteriores se realizan en las mismas cotas.

La lectura inicial de los inclinmetros embebidos en la pantalla se efectuar justo antesdel inicio de la excavacin, justo despus del endurecimiento del hormign de la viga deatado de stas. En el caso de inclinmetros en el terreno, la lectura inicial se tomarjusto antes del inicio de la realizacin de las pantallas.

La tubera inclinomtrica situada en el interior de una perforacin se instalar una vezejecutado el sondeo (un buen dimetro de perforacin son 110mm) y se introducir ensondeo rellenando posteriormente el espacio entre el tubo y las paredes de la

perforacin con lechada de cemento y bentonita (en un contenido de entre el 1 y el10%). Se deber garantizar el contacto ptimo entre la tubera inclinomtrica y el terreno


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mediante esta inyeccin, que se realizar desde la parte inferior del sondeo hacia lasuperior.

En la zona superior de la tubera, se instalar un tapn de proteccin y se ejecutar unaarqueta de proteccin.

En el caso de una instalacin en armadura de pantalla, se puede proceder mediante lainstalacin de un tubo rgido de PVC, con su extremo inferior obturado con un tapn demadera de 20 cm de dimetro y una longitud igual a la de las pantallas, o bien se atarndirectamente a la armadura de la pantalla.

Se deber prestar atencin a la alineacin de los anclajes, para que el aparato no seainterceptado por stos y se colocar tan cerca del trasds de la pantalla como seaposible.

Inclinmetro

FISURMETROS

El fisurmetro permite la medida de la abertura de fisuras o grietas en dos direccionesortogonales contenidas en el plano de la superficie plana en la que es produce la grieta.

Las caractersticas de la medida que deber satisfacer el instrumento son:

Rango de medida: entre -25 i 25 mm en la direccin perpendicular al plano de la grieta yentre -10 i 10 mm en la direccin paralela.

Precisin: 0.1 mm

El fisurmetro incorpora una cuadrcula para la observacin del valor de la abertura conlo que puede registrarse la evolucin de este valor.

Los instrumentos debern situarse en zonas fuera del mbito del glibo de paso de

peatones y debern presentar las medidas necesarias frente a cualquier robo omanipulacin por parte de persones alienas a su instalacin, mantenimiento o desmonte.


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Fisurmetro

CLULAS DE CARGA EN ANCLAJES

Las clulas de carga son instrumentos para medir la carga en anclajes. Estosinstrumentos han de adecuarse a la tipologa, carga y geometra de los anclajes que seutilicen en la obra.

Las lecturas se realizarn mediante metodologa manual y debern ser enviadas a lacentral de adquisicin de datos e introducidas en el periodo establecido para losinstrumentos de lectura manual.

La clula de carga debe instalarse conjuntamente a la ejecucin del anclaje, apoyadadebidamente sobre la placa de reparto para evitar excentricidades en la distribucin dela carga. Su precisin ser, como mnimo, de un 1% del rango, siendo deseable alcanzarel 0,5%.

Si las condiciones de instalacin lo requieren se podran proteger los cables que llevarnla seal del instrumento hasta la superficie.

Clulas de carga


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REGLETAS DE NIVELACIN EN EDIFICIOS

Las regletas de nivelacin son aparatos que miden desplazamientos verticales delelemento en el que se fijan.

Constituyen un conjunto la regleta de nivelacin y el equipo de nivelacin para la toma

de lecturas.Las regletas se componen de un clavo del que cuelga una regleta graduada. Los clavosse colocan en pilares u otros elementos estructurales, de las estructuras a controlar.

La precisin de las lecturas ha de ser de 0,1mm.

Se instalarn y se tomar la medida cero con anterioridad al inicio de las pantallas.

Los movimientos se obtienen determinando la cota inicial del punto (lectura cero). Elvalor de la lectura cero se restar en las lecturas que se vayan obteniendo de maneraque valores positivos indiquen levantamientos y valores negativos asientos.

Las lecturas se realizarn mediante metodologa manual y debern ser enviadas a lacentral de adquisicin de datos e introducidas en el periodo establecido para losinstrumentos de lectura manual.

El procedimiento de realizacin de la lectura y tratamiento de los datos se describe acontinuacin:

Una vez definido el recorrido de la nivelacin, que partir siempre de una base profunday de cota fija situada fuera de la zona de afeccin de la obra, se ir colocando la regletagraduada en el clavo y tomando la cota correspondiente. La lectura cero ser el valorobtenido de hacer tres medias de tres tomas de lecturas consecutivas, siempre que la

diferencia entre las cuales no supere la precisin del sistema.

El dimetro de perforacin realizado para la colocacin del clavo en el elementoestructural del edificio se rellenar de resina epoxy o similar.

El clavo se proteger frente a posibles daos colocando una tapa de proteccin si seestimara necesario.

Regletas


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PIEZMETROS DE CUERDA VIBRANTE

Los piezmetros de cuerda vibrante son aparatos que miden la presin intersticial en elpunto del terreno donde se colocan.

El sensor est formado por un transductor de presin de cuerda vibrante, un filtrometlico y una carcasa de acero inoxidable adecuada para las condiciones del terreno.

Rango de medida: de 0 a 0,5 MPa Precisin: 0,5 % del rango Resolucin: 0,025 %

Temperatura de trabajo: de -10 a +50 C

Se recubre el sensor con un filtro de arena o grava limpia de finos y calibrada en funcindel tipo de terreno y se coloca un tapn de bentonita en la parte superior e inferior queasle la zona a medir del resto de la perforacin.

El sondeo en el que se coloca el piezmetro bajar un mnimo de 0,5m por debajo de lacota en la que se instale el piezmetro, para realizar correctamente el tapn de bentonitaen el fondo. La instalacin del sensor de cuerda vibrante se podra realizar en un sondeoexistente destinado a otro tipo de instrumentacin. Tambin podran instalarse variossensores de cuerda vibrante dentro de un mismo sondeo.

El dimetro de la perforacin para alojar el piezmetro es de aproximadamente 10 cm

Piezmetro


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CLINMETRO PORTTIL

El clinmetro consiste en un transductor sensible a la gravedad, ubicado en el interior deuna caja que, utilizando un sistema de pndulo, mide la inclinacin de la superficie sobrela cual se apoya.

Los sensores utilizados pueden ser de tipologa mecnica, aceleromtrica, de cuerdavibrante o de nivel electroltico.

El clinmetro se coloca en una placa de bronce (base de medidas para clinmetro) fijadaen la superficie objeto del control.

El clinmetro tendr una resolucin de 0,001 y su rango de temperatura de trabajooscilar entre los 20 y 50 C.

ClinmetroBASE DE MEDIDA PARA CLINMETROS PORTTILES

La base de medida para un clinmetro porttil es placa de bronce que se fija en lasuperficies que se quieren controlar, instalada en posicin horizontal y con un para - solque evite que el sol no impacte directamente en el mismo a fin de evitar los cambios detemperatura que podran distorsionar las lecturas.

En general estas bases se instalaran en la superficie de las fachadas de edificios en losque se quiere controlar la inclinacin. Tambin es viable su instalacin en otroselementos como pantallas, muros de cimentacin, etc.

El criterio de signos de las bases ser el mismo que el de los inclinmetros para facilitarla interpretacin de los datos.

Los instrumentos debern situarse en zonas fuera del mbito del glibo de paso depeatones y debern presentar las medidas necesarias frente a cualquier robo omanipulacin por parte de persones alienas a su instalacin, mantenimiento o desmonte.


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ACELERMETRO

El acelermetro consiste en un transductor sensible a la gravedad, ubicado en el interiorde una caja que, mediante un pndulo, mide aceleraciones en superficie en relacin a la

aceleracin de la gravedad. Los sensores utilizados pueden ser de tipologa mecnica,aceleromtrica, de cuerda vibrante o de nivel electroltico.

El dispositivo se coloca en el interior de una cala prxima al edificio o estructura acontrolar.

En relacin a las condiciones de medida, el acelermetro deber satisfacer una serie decaractersticas en cuanto a lectura continua, rango de medidas de aceleraciones yfrecuencia de vibraciones.

Conjuntamente con el instrumento se dispone un software capaz de interpretar lasvibraciones recogidas y, a travs de la Transformada de Fourier, la transformada de

lnea base y otros tratamientos numricos, integrar la aceleracin pera obtener unavelocidad.

Acelermetro


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PARAMETROS EN LA EXCAVACION VOLADURA Y MINADO CONTINUO

EXCAVACION Y VOLADURA

EXCAVACION CON PERFORACION Y VOLADURA:

El mtodo de excavacin con perforacin y voladura se viene utilizando desde hace msde 350 aos y es, y seguir siendo, el ms utilizado en la excavacin de rocas duras yabrasivas.

Las tendencias en la evolucin futura de esta tcnica constructiva pasa por:

Conseguir explosivos de manipulacin ms segura Una mejor utilizacin de la energa del explosivo mediante un mejor acoplamiento

de las caractersticas de la roca y del explosivo, que evite el deterioro perjudicialdel macizo rocoso y produzca una fragmentacin adecuada.

Reducir los costes de fabricacin de los detonadores electrnicos. Perfeccionar el diseo y la ejecucin de voladuras perimetrales que protejan la

roca circundante de las vibraciones producidas por las voladuras. Reducir los tiempos de carga de los explosivos desarrollando explosivos en forma

de emulsiones bombeables.


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OTROS METODOS DE EXCAVACION:

El impulso innovador debe experimentar nuevos mtodos de fragmentar la roca queresulten seguros y econmicamente rentables.

En la bsqueda de mayores rendimientos de la excavacin en roca que los que seobtienen por los procedimientos habituales de utilizacin de energa mecnica y energapor reaccin qumica explosiva se continuaran experimentando con tcnicas defragmentacin del macizo rocoso como:

Energa hidrulica, can de agua. Utilizacin de ultrasonidos Utilizacin de la tecnologa del rayo lser de materia Energa trmica; choro de llama combinado con partculas abrasivas. Utilizacin del rayo de electrones

Tcnicas de ablandamiento previo de la roca con productos qumicos.


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OTROS MTODOS DE EXCAVACIN

Se basa en experimentar nuevos mtodos de fragmentar la roca de forma segura yeconmica.

Adems de las conocidas tcnicas de excavacin y fragmentacin en roca obtenidosmediante utilizacin de energa mecnica, reacciones qumicas explosivas, seexperimentan nuevas tcnicas como son:

1. Energa hidrulica (can de aguaRusia)2. Utilizacin de ultrasonidos.3. Utilizacin de rayos laser de materia, tal es el caso del plan estratgico de la

Unin Europea cuya meta para la aplicacin de esa tecnologa es el 2020.4. Energa trmica: chorro de llama combinado con partculas abrasivas.5. Utilizacin del rayo de electrones.6. Tcnicas de ablandamiento del macizo rocoso con productos qumicos.

Adems de los objetivos de innovacin que ya se han sealado, otras actividadesimportantes que contribuirn muy positivamente al control, seguridad, costes deconstruccin y explotacin son:

PERFECCIONAMIENTO E IMPLANTACIN DE TCNICAS DE VISUALIZACIN DEL TERRENO POR

DELANTE DEL FRENTE DE EXCAVACIN.

En los prximos aos se desarrollaran otras tcnicas complementarias principalmentegeofsicas que se aplicaran en la fase de construccin y que permitan visualizar elterreno por delante del frente.

El objetivo es evitar situaciones imprevistas de riesgo tan perjudiciales a la seguridad yal correcto desarrollo de las obras, como consecuencia de la aparicin sorpresiva defallas, presencia de agua, gas, cambios litolgicos bruscos, obstculos, etc.

Estas tcnicas de ver por delante del frente permitirn compensar la prdida delcontacto visual con el terreno.

El plan estratgico de la UE para el 2020 fija como objetivo el conocimiento completo delas condiciones geolgicas.

La aplicacin de la tecnologa del Microtunel permitir realizar perforaciones largas depequeo dimetro (1m) paralelas a los tneles principales que adems de sondear y

drenar el terreno como sondeo piloto, permitir usar tcnicas geofsicas de deteccincon Georadar a lo largo del sonde piloto.

POSICIONAMIENTO DE PRECISIN POR SATLITE (GPS)

La implantacin de control remoto de mquinas que realicen las actividades deconstruccin, llevara asociada la implantacin de sistemas de posicionamiento deprecisin con varias seales por satlite (GPS) de las maquinas tuneladoras, rozadoras,excavadoras, etc.


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CONTROL DE LAS ACTIVIDADES SUBTERRNEAS

En los prximas aos el desarrollo de sensores robustos y econmicos colocados en lasmquinas y en los puntos sensibles del proceso y de los sistemas de comunicacin quereduzcan la necesidad de que el trabajador tenga que estar en los distintos puntos en losque se realiza el trabajo, permitiendo adems una mejor identificacin y localizacin de

posibles fallos o averas en el proceso constructivo.

EXTRACCIN DE ESCOMBROS

La reduccin de los tiempos necesarios para realizar estas actividades importantes delciclo de avance es tambin un objetivo de la innovacin en la construccin de obrassubterrneas.

Actualmente es de uso creciente la utilizacin de cintas transportadoras de altavelocidad. Cuando la excavacin se realiza una perforacin o voladura se instala dentrodel tnel una unidad de machaqueo que produzca tamaos adecuados para eltransporte con cinta.

Otros mtodos de transporte de escombros se desarrollaran en los prximos aos, comoel transporte neumtico en capsulas (pneumatic capsule pipeline, PCP) usado con xito

en Japn en el tnel ferroviario de Akima.


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El tnel Akima es uno de los ms largos tneles ferroviarios de alta velocidad,construidos en Japn en 1997, cuya longitud alcanza los 8.7Km.

(a) Tunnelentrance(ConduitPCP 1m x 1m)

(b) PCP conduit extending outside the tunnel to the dumpsite


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(c) PCP at thedumpsite

(d) A capsule of the rectangular type used in the construction of the Akima tunnel

Otro mtodo es un sistema de transporte vertical ascendente que transporta capsulasdesde el tnel hasta la calle, es usado en tnel profundo en la ciudad de New York. Estesistema no solo incrementa la seguridad, sino que reduce la contaminacin atmosfricagenerada por el uso de camiones.


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Fig.New York PCP system for underground tunneling (vertical profile).

Otra tcnica disponible es el transporte por tubera (tubetransportsystem).

Este sistema se realiza a travs de tuberas de acero de dimetro variable, mediantecapsulas provistas de ruedas que circulan por dentro del tubo, propulsadas por unacorriente de aire a una velocidad de unos 12 m/s. cada capsula puede transportar hasta3t de escombro; este sistema es capaz de conseguir hasta 900 m3/da de escombrostransportados.

Este mtodo es idneo paratransporte de escombros en tneles cuya longitud supera a

los 8Km en grandes ciudades.INSTRUMENTACIN

La Instrumentacin geotcnica y estructural de la obra subterrnea experimentar undesarrollo importante con el uso de micro sensores inalmbricos de bajo coste quepermitir la creacin de estructuras y obras inteligentes que supervisen su propiasprestaciones y la evolucin de su deteriora a lo largo del tiempo y que, medianteprogramas especficos, permita tambin disear y gestionar su mantenimiento.


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MINADO CONTINO

CASTORINNNNNNNNNNNNNN


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PARAMETROS AUSCULTADOSEn los casos descritos anteriormente, los parmetros que se auscultan son lossiguientes:

CONTROL DE MOVIMIENTOS HORIZONTALES EN LAS PANTALLAS

Mediante inclinmetros. Los valores del mismo se presentarn en acumulados de fondoa cabeza de la pantalla, en una grfica y se darn los valores numricos representadosen la grfica.

CONTROL DE MOVIMIENTOS VERTICALES Y HORIZONTALES (CASO DE EXCAVACIN MEDIANTETNELES CONVENCIONALES Y PASOS INFERIORES),

Mediante tanto instrumentacin profunda (tubos tipo micrmetros deslizantes o fitas denivelacin profundas) como instrumentacin de superficie (fitas de nivelacin ocombinadas).

LA DISTRIBUCIN EN PLANTA DE LES FITAS DE NIVELACIN

Deberan de corresponder a las de la cubeta de asientos calculada. Los instrumentosprofundos se deberan colocar coincidentes con la clave del tnel y dos ms por fueradel hastial del tnel. Se pueden colocar algunos ms prximos a les edificaciones oinfraestructuras.

CONTROL TOPOGRFICO DE LOS EDIFICIOS.

En funcin de la magnitud de los desplazamientos previos que se dispongan en elproyecto de diseo de les pantallas o tnel y de la afeccin que sta pueda ocasionar alos edificios o infraestructuras. En funcin de todo esto se definir un control mediantetopografa manual o automtica. La eleccin depender del caso en el que nosencontremos (fase de obra y singularidad del edificio).

Independientemente del tipo de lectura, se colocarn prismas en todas las fachadaslibres en disposicin tipo tringulo (el nmero de tringulos ser funcin de la altura deledificio).

Las coordenadas se definirn en dos coordenadas horizontales (perpendicular y paralelaa la excavacin) y una coordenada vertical.

Para el control de giros se pueden usar las bases clinomtricas.

CONTROL DE INFRAESTRUCTURAS ADYACENTES.

En funcin de la magnitud de los desplazamientos previos que se dispongan en el

proyecto de diseo de las pantallas o tnel y de la afeccin que sta pueda causar a lasinfraestructuras. En funcin de todo esto se definir un control mediante topografamanual o automtica. En general, en infraestructuras de transporte colectivo primar eluso de topografa automtica.

EL CONTROL MANUAL SER DE CONVERGENCIAS, bien con cinta extensomtrica bienmediante topografa.

EL CONTROL AUTOMTICO SE IMPLEMENTAR MEDIANTE TOPOGRAFA AUTOMTICA, con losejes ya definidos anteriormente.


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CONTROL DE OTROS PARMETROS GEOTCNICOS Y HIDROGEOLGICOS.

Se realizarn en caso de que el proyecto y los clculos previos evidencien la necesidadde controlar algn parmetro geomtrico como podran ser:

LAS PRESIONES INTERSTICIALES

El nivel fretico (en los dos casos siempre se realizarn mediante piezmetros decuerda vibrante)

LOS SIFONAMIENTOS

Los levantamientos basales (en estos casos en funcin de la magnitud secontrolarn mediante puntos de nivelacin profundos o instrumentos de control demovimientos verticales tipo micrmetros deslizantes)

CONTROLES TENSODEFORMACIONALES.

Si el contexto de la obra o los clculos justificativos del mismo lo exigieran, tambin serealizara un control de cargas y/o deformaciones en las estructuras objeto de la

construccin (puntales, anclajes, pantallas) mediante clulas de presin o carga yextensmetros de cuerda vibrante (galgas), por ejemplo para el clculo de esfuerzos ydeformaciones sobre el revestimiento del tnel.

Campaa geotcnica complementaria, si durante la etapa de proyecto no se ha podidorealizar un reconocimiento del terreno suficientemente adecuado.

Control de vibraciones estructurales, si durante la ejecucin de les pantallas o encualquier otro momento, la presencia de alguna capa dura pudiera provocar vibraciones.


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CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

CASTORINN

Bibliografa

CASTORINNN

informe final tuneleria

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