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José Herrera AlisteSubgerente OOCC, Túneles y Estructuras
Gerencia de Desarrollo de ProyectosMetro de Santiago
08 Nov 2013
Construction Methods Evolution in Metro Construction Methods Evolution in Metro
TunnelsTunnels Evolución Métodos Evolución Métodos ConstructivosConstructivos
en Túneles de Metroen Túneles de Metro
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Evolución Métodos Constructivos <=> Sustentabilidaden Túneles de Metro
Evolución de Excavación en Trinchera a Excavación en Túnel aporta en Sustentabilidad en los siguientes aspectos:
• Social Disminuye impacto sobre la comunidad• Ambiental Disminuye emisiones al medio• Económica Disminuye lucro cesante de locales y
comercios cercanos
Presentación
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Hasta el año 1995 históricamente las Líneas de Metro se realizaban de la siguiente forma:
Construcción de las interestaciones a tajo abierto con taludes y con paredes entibadas utilizando puntales.
Hubo una experiencia de muros con paredes moldeadas, el muro Bachy, entre Ciudad del Niño y Lo Ovalle.
Construcción de las estaciones a tajo abierto, excavaciones con taludes y con entibaciones utilizando puntales.
Evolución de las obras subterráneas
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Para el desarrollo de estas obras se ocupaba mucho terreno e implicaba complejas labores que demandaban de excesivo tiempo y costo, y con muchas externalidades negativas (desvíos de tránsito, demolición de vialidad urbana y parques, cambios de servicios, emisiones de polvo y ruido, lucro cesante, reconstrucción de la vialidad y parques, etc.), y así fue en:
Alameda.
Providencia.
Apoquindo.
Parque El Llano.
Gran Avenida.
Av. Balmaceda.
Evolución de las obras subterráneas
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L1, CONSTRUCCION TUNEL
APOQUINDO-CRUZ DEL SUR
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L1, EXCAVACION TUNEL APOQUINDO-E. LILLO
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L1, SECTOR LUIS THAYER OJEDA- PROVIDENCIA
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L1, CUBIERTA TUNEL SECTOR
HOLANDA
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Vigas y losa de cubierta
Mesanina
EXCAVACIÓN CON TALUDES
~35 m.
Andén
Evolución de las obras subterráneasESTACIONES
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L1, ESTACION TOBALABA VISTA
DESDE EL ORIENTE
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L1, ESTACION EL GOLF VISTA DESDE EL
ORIENTE
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Durante el Proyecto Línea 5:
Se impulsó la construcción de las interestaciones por tuneleado adoptando el nuevo método austriaco N.A.T.M. (New Austrian Tunnelling Method).
Se uso en el Parque Bustamante y San Esteban de Hungría.
Posteriormente en el Parque Forestal y en las calles Monjitas y Catedral para la extensión de la Línea 5 al centro.
Evolución de las obras subterráneas
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Conceptos básicos del N.A.T.M.:
• El método N.A.T.M. se basa en aprovechar la capacidad del suelo de tomar los esfuerzos que se generan durante la excavación de un tramo de túnel.
• Requiere seguir una secuencia constructiva predefinida: bóveda, banco, contra bóveda, durante la cual el suelo redistribuye sus esfuerzos internos.
• Se debe controlar que las deformaciones del suelo, tanto a nivel superficial, como de la sección de excavación, se mantengan dentro de un rango aceptable.
• Para controlar lo anterior, a medida que se excava se coloca marcos de sostenimiento y un revestimiento de hormigón proyectado (shotcrete) que toma los esfuerzos que no toma el suelo.
• Requiere suelos homogéneos y con regular o buena capacidad de soporte.
• La excavación se realiza con retroexcavadora convencional y se retira la marina en camiones, se utiliza bombas de shortcrete manuales o robotizadas, todos equipos de amplio uso en las constructoras nacionales.
Evolución de las obras subterráneas
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METODO CONSTRUCTIVO EXCAVACIÓN Y REVESTIMIENTO PRIMARIO TÚNELES (NATM)
SECUENCIA EXCAVACIÓN TUNELES CICLO ESTANDAR:
1. 1ª BOVEDA2. 1er BANCO3. 2ª BOVEDA4. 2º BANCO5. CONTRABOVEDA
En general, 1 m. de distancia entre marcos
hexc 8 m.
aexc.9 m.
Evolución de las obras subterráneas
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BOVEDA Y BANCO
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ARMADURA BOVEDA Y MOLDE REVESTIMIENTO DEFINITIVO
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La construcción de las estaciones continuó a tajo abierto, entibaciones con pilotes excavados a máquina, empleando puntales primero en L5, Baquedano y Cola de Maniobras de La Florida y luego en la extensión al centro mediante anclajes, Bellas Artes, Plaza de Armas, Santa Ana.
Se minimizó así el ancho de las excavaciones.
Evolución de las obras subterráneas
ESTACIONES
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Pilotes estructurales
Mesanina
Nivel de terreno
Tirantes
ENTIBACIÓN CON PILOTES Y ANCLAJES
Vigas y losa de cubierta
Evolución de las obras subterráneas
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ESTACION BELLAS ARTES
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Nivel de terreno
Puntales
Mesanina
Andén
Pilotes estructurales
ENTIBACIÓN CON PILOTES Y PUNTALES
Evolución de las obras subterráneas
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BAQUEDANO
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BAQUEDANO
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PLAZA ARMAS
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PLAZA ARMAS
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SANTA ANA
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SANTA ANA
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SANTA ANA
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Las excavaciones de las estaciones de las extensiones de líneas existentes y las de las nuevas líneas, incluyendo las actualmente en ejecución, de la red de Metro, están siendo realizadas en túnel, método N.A.T.M.
Las secciones de los túneles de estación son del orden de 150 a 180 m2 (tres veces la sección de las interestaciones).
Esto se aplicó para las extensiones de la L5 a Quinta Normal, L2 Norte y Sur, Línea 4, Línea 2 Recoleta, L1 Oriente y L5 Poniente (Línea Maipú).
Evolución de las obras subterráneas
Y FINALMENTE HOY LAS ESTACIONES
SE HACEN POR TUNELEADO
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Construidos a partir piques laterales que servirán de acceso a la estación y para alojar los locales técnicos y de servicios.
TÚNELES ESTACIONES
Evolución de las obras subterráneas
Estaciones desde piques circulares
Estaciones desde piques rectangulares
Métodos constructivos poco perturbadores.
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(a) Túnel de Acceso Interestación A = 50 m2
(b) Túnel de Acceso Estaciones : A = 100 - 150 m2
(c) Túnel Andenes Estaciones Intermedias: A = 120 - 140 m2
(d) Túnel Andenes Estaciones Terminales: A = 160 - 180 m2
(a))
(b))
(c))
(d))
SECCIONES DE TÚNELES
Evolución de las obras subterráneas
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PIQUE Y GALERÍA
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SECCIÓN DE TÚNEL ESTACIÓN
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SECCIÓN DE TÚNEL ESTACIÓN
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Método simple: usa maquinaria convencional y mano de obra local.
Proporciona flexibilidad para atacar por varios frentes los túneles en la medida de tener puntos de acceso.
Programa de túneles de estaciones puede manejarse independiente de los túneles de interestación.
Con 8 frentes de trabajo ( 4 piques y galerías) se logra avances de al menos 18 metros por día, similar a una tunelera.
Se puede construir por tramos y con más de un Contratista, a diferencia de un sistema con tuneleras en que sólo podría haber un contratista por tunelera.
Si hay atrasos por singularidades del suelo, debilidades de un contratista de un tramo, se puede corregir mediante piques adicionales, o el traspaso de obras a otro contratista con mejores avances.
Porqué y cuándo usar el N.A.T.M.
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Utilización del Shotcrete en túneles
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En los recientes diseños de túneles, gracias al mejor conocimiento del comportamiento del suelo, y a los avances tecnológicos (softwares, hormigones, aditivos, etc.), se ha logrado una importante optimización de los espesores de los revestimientos de los túneles interestación, llegando a 30 cms. totales (revestimiento primario+secundario), lo que ha disminuido considerablemente los volúmenes de excavación, de hormigón proyectado, y toda la cadena de producción asociada, etc.).
También, gracias a los avances tecnológicos, se ha mutado de hormigón proyectado por vía seca, a shotcrete por vía húmeda, con utilización de robots de proyección.
RESULTADOS EN TÚNELES
Evolución de las obras subterráneas
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Evolución en los Diseños de <=> Sustentabilidadlos Túneles de Metro
Disminución de espesores de los túneles, del trabajo conjunto de los revestimientos, de la metodología de proyección del hormigón aporta en Sustentabilidad en los siguientes aspectos:
• Social Disminuye impacto sobre los operarios y la comunidad
• Ambiental Disminuye emisiones al medio• Económica Disminuye los costos
Conclusiones
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