anejo 10 tuneles

ESTUDIOS INFORMATIVOS PARA EL DESARROLLO DE LA RED DE ALTA VELOCIDAD EN ASTURIAS. TRAMO POLA DE LENA-OVIEDO

ANEJO 10. TNELES

ANEJO 10. TNELES

ESTUDIOS INFORMATIVOS PARA EL DESARROLLO DE LA RED DE ALTA VELOCIDAD EN ASTURIAS. TRAMO POLA DE LENA-OVIEDO NDICE

NDICE

1. INTRODUCCIN ....................................................................................................... 1

2. DESCRIPCIN GEOMTRICA DE LAS ALTERNATIVAS ....................................... 1

3. CONDICIONES DEL TERRENO ............................................................................... 5

3.1. Descripcin GeolgicoGeotcnica de los materiales ................................... 5

3.2. Condiciones hidrogeolgicas generales ......................................................... 6

3.3. Labores mineras ............................................................................................. 7

3.4. Riesgos potenciales del terreno ................................................................... 10

4. GEOMETRA DE LOS TNELES ............................................................................ 11

4.1. Normativa Aplicable ..................................................................................... 11

4.2. Tipologa de tneles ..................................................................................... 11

4.3. Secciones tipo .............................................................................................. 14

5. DISEO DE TNELES ............................................................................................ 18

5.1. Introduccin .................................................................................................. 18

5.2. Excavacin mediante Mtodos Convencionales .......................................... 20

5.2.1. Proceso de excavacin ................................................................................ 20

5.2.2. Sostenimientos provisionales ....................................................................... 21

5.2.3. Revestimiento definitivo................................................................................ 23

5.2.4. Sistema de impermeabilizacin y drenaje .................................................... 25

5.2.5. Auscultacin interior ..................................................................................... 26

5.2.6. Auscultacin exterior - Control de voladuras ................................................ 27

5.2.7. Tratamientos especiales............................................................................... 32

5.3. Excavacin mediante Tuneladora ................................................................ 36

5.3.1. Introduccin .................................................................................................. 36

5.3.2. Eleccin del tipo de tuneladora .................................................................... 37

5.3.3. Riesgos asociados al uso de la TBM ........................................................... 39

5.3.4. Squeezing o Fluencia en roca .................................................................... 40

5.3.5. Caractersticas del revestimiento ................................................................. 42

5.3.6. Sistema de impermeabilizacin y drenaje .................................................... 43

5.3.7. Auscultacin interior de los tneles .............................................................. 44

5.3.8. Tratamientos especiales ............................................................................... 45

5.3.9. Instalaciones exteriores para los tneles ejecutados mediante TBM ........... 45

6. DISEO DE EMBOQUILLES ................................................................................... 47

6.1. Introduccin .................................................................................................. 47

6.2. Diseo del talud frontal de emboquille .......................................................... 47

6.3. Diseo de falsos tneles ............................................................................... 48

6.4. Diseo de sostenimientos de emboquille ...................................................... 48

7. DISEO DE GALERAS ........................................................................................... 49

7.1. Normativa aplicable y criterios de diseo ...................................................... 49

7.2. Distribucin de rutas de evacuacin ............................................................. 53

7.3. Secciones tipo .............................................................................................. 55

7.4. Mtodo constructivo y diseo de sostenimientos .......................................... 56

7.5. Revestimiento definitivo ................................................................................ 57

7.6. Impermeabilizacin y drenaje ....................................................................... 58

7.7. Falsos tneles ............................................................................................... 58

8. ACTUACIONES PROPUESTAS .............................................................................. 59

8.1. Introduccin .................................................................................................. 59

8.2. Tramificacin de tneles y actuaciones propuestas ..................................... 59

8.3. Tratamientos especiales y actuaciones singulares ....................................... 72

9. ANLISIS TCNICO-ECONMICO DE ALTERNATIVAS ....................................... 75

9.1. Introduccin .................................................................................................. 75

9.2. Tipologa de tneles y sntesis de tratamientos especiales .......................... 75

9.3. Anlisis de viabilidad tcnico-econmica ...................................................... 78

APNDICE 1. ANLISIS TCNICO-ECONMICO DE LA TIPOLOGA DE LOS

TNELES

ANEJO 10. TNELES

ESTUDIOS INFORMATIVOS PARA EL DESARROLLO DE LA RED DE ALTA VELOCIDAD EN ASTURIAS. TRAMO POLA DE LENA-OVIEDO PGINA 1

1. INTRODUCCIN

El presente anejo forma parte de los Estudios Informativos para el desarrollo de la Red

de alta velocidad en Asturias. Tramo Pola de Lena-Oviedo. El objeto especfico de este

texto es analizar las distintas alternativas consideradas como viables en cuanto a los

tneles se refiere, con el fin de poder seleccionar la mejor de ellas a efectos de obras

subterrneas.

Este estudio se realizar en base al exhaustivo conocimiento geolgico-geotcnico de

los materiales que conforman el sustrato del trazado, pues el grado de precisin del

anlisis de los tneles es directamente proporcional al conocimiento del medio en el

que se excavan.

La tipologa de los tneles que componen el trazado del tramo de Alta Velocidad

Ferroviaria Pola de Lena-Oviedo, se eligi en base a los siguientes aspectos clave:

costes y plazos constructivos, funcionalidad de la va, tipologa y distribucin de las

salidas de emergencia, viabilidad constructiva de los tneles y logstica durante la

construccin. En el Apndice N 1: Anlisis tcnico-econmico de la tipologa de los

tneles para el desarrollo del tramo: Pola de Lena-Oviedo, de la Red de Alta Velocidad

en Asturias, se incluye un completo estudio en el que se analizan todos estos

aspectos, tratando de optimizar al mximo el diseo mediante la eleccin de las

tipologas de tneles ms adecuadas.

2. DESCRIPCIN GEOMTRICA DE LAS ALTERNATIVAS

Actualmente se contemplan cuatro (4) alternativas de trazado para la red de alta

velocidad en Asturias, tramo Polo de Lena-Oviedo, las cuales se componen de los

siguientes tramos y elementos constructivos:

ALTERNATIVA 1

TNEL TUBO P.K INI P.K FIN L (m) Comentarios

FT-1 0+685 0+715 30 Falso tnel monotubo de va doble

T-1 Izdo 0+715 1+820 1.105 Tnel monotubo de va doble en su

inicio (boca Sur), que pasa a bitubo de va nica Dcho 0+715 1+820 1.105

FT-1 Izdo 1+820 1+850 30

Falso tnel bitubo de va nica Dcho 1+820 1+850 30

PASO MUN FONDERO 1+850 1+990 140

FT-2 Izdo 1+990 2+020 30


T-2 Izdo 2+020 13+390 11.370

Tnel bitubo de va nica Dcho 2+020 13+408 11.388

FT-2 Izdo 13+390

13+410 20


PASO RIO RIOSA 13+433 13+543 110

FT-3 Izdo 13+514 13+544 30


T-3 Izdo 13+544 14+574 1.030


FT-3 Izdo 14+574 14+604 30


PASO RIO CAUDAL 14+604 14+790 186

FT-4 Izdo 14+790 14+820 30


ANEJO 10. TNELES


ALTERNATIVA 1


T-4 Izdo 14+820 17+284 2.464 Tnel bitubo de va nica. Los tubos

se separan al acercarse a la boca Norte Dcho 14+820 17+122 2.302

FT-4 Izdo 17+284 17+314 30


PASO RIO NALN 17+152 17+526 374

ESTRUCTURA DE PASO BAJO AUTOVA 17+525 17+561 36

(*) No se ejecuta falso tnel. Se pasa mediante cajn cerrado de

seccin rectangular (Ver Anejo de Estructuras)

T-5 - 17+561 18+250 689 Tnel monotubo de va nica

FT-5 - 18+250 18+280 30 Falso tnel monotubo de va nica

TRAMO A CIELO ABIERTO 18+280 18+606 326


T-6 - 18+636 18+915 279 Tnel monotubo de va nica


Tabla 2.1.- Alternativa 1. Descripcin de tramos

ALTERNATIVA 2


FT-1 - 0+685 0+715 30 Falso tnel monotubo de va doble



FT-1 Izdo 1+820 1+850 30



FT-2 Izdo 1+990 2+020 30


T-2 Izdo 2+020 13+554 11.534


FT-2 Izdo 13+554 13+584 30


PASO RIO CAUDAL 13+584 13+754 170

FT-3 Izdo 13+776 13+806 30


T-3 Izdo 13+806 16+408 2.602


FT-3 Izdo 16+408 16+438 30



ANEJO 10. TNELES


ALTERNATIVA 3





FT-1 Izdo 1+820 1+850 30



FT-2 Izdo 1+990 2+020 30


T-2 Izdo 2+020 13+410 11.390


FT-2 Izdo 13+410 13+440 30


PASO RIO CAUDAL 13+440 13+690 250

FT-3 Izdo 13+690 13+720 30


T-3 Izdo 13+720 16+395 2.675


FT-3 Izdo 16+395 16+425 30


PASO RIO NALN 16+425 16+810 385


T-4 - 16+840 17+290 450 Tnel monotubo de va doble






ALTERNATIVA 3







La alternativa 4 se define para trfico mixto de viajeros y mercancas, pues permite la

posibilidad de conexin con la red de mercancas en servicio.

ALTERNATIVA 4



T-1 Izdo 0+715 1+462 747 Tnel monotubo de va doble en su

inicio (boca Sur), que pasa a bitubo de va nica Dcho 0+715 1+462 747

FT-1 Izdo 1+462 1+492 30



FT-2 Izdo 1+745 1+775 30


T-2 Izdo 1+775 13+260 11.485


FT-2 Izdo 13+260 13+290 30


PASO RIO CAUDAL 13+290 13+670 380

FT-3 Izdo 13+670 13+700 30


T-3 Izdo 13+700 15+980 2.280

Tnel bitubo de va nica Dcho 13700 15+980 2.280

FT-3 Izdo 15+980 16+010 30 Falso tnel bitubo de va nica

ANEJO 10. TNELES


ALTERNATIVA 4


Dcho 15+980 16+010 30


La tabla siguiente resume la longitud de tnel asociada a cada una de las cuatro (4)

alternativas de trazado que componen la conexin ferroviaria Pola de Lena-Oviedo:

TABLA RESUMEN

TNEL T-1 TNEL T-2 TNEL T-3 TNEL T-4 TNEL T-5 TNEL T-6

Tipologa

MONOTUBO (Va doble)

a

BITUBO (Va nica)

BITUBO

(Va nica)

BITUBO

(Va nica) - MONOTUBO

Izdo Dcho Izdo Dcho Izdo Dcho -

Alternativa Longitud (m)

1 1.105 1.105 11.370 11.388 1.030 1.001

2.464 2.302

689

(Va nica)

279

(Va nica)

Izdo Dcho

BITUBO

(Va nica)

2 1.105 1.105 11.534 11.534 2.602 2.624 - - -

3 1.105 1.105 11.390 11.390 2.675 2.675

450 690

(Va Doble)

848

(Va Doble) MONOTUBO

(Va Doble)

4 747 747 11.485 11.485 2.280 2.280 - - -

Tabla 2.5.- Tabla resumen de alternativas de trazado

Las longitudes totales de tnel se incluyen en la tabla siguiente:

Alternativa Long. tnel va doble (m) Long. tnel

va nica (m) Long. falso

tnel va doble (m)

Long. falso tnel va nica (m)

Longitud Caverna (m)

1 - 31.863 30 505

435 2 - 29.634 30 300

3 1.988 29.470 200 300

4 - 28.254 30 300 385

Tabla 2.6.- Longitudes de tnel y falso tnel asociadas a cada alternativa de trazado

Debemos indicar que el paso de tnel monotubo a tnel bitubo, como posteriormente

veremos, se realizar mediante un estructura tipo pantaln, que posibilita la

bifurcacin de las vas en profundidad. Dicha estructura permite el paso de un entreeje

de 4,30 m a 30,0 m, a travs de la ejecucin de una caverna de grandes dimensiones.

La longitud del elemento viene condicionada tanto por las velocidades de proyecto,

como por el trazado en planta del tramo en cuestin. En el caso del Tnel T-1, al cual

se asignan velocidades de proyecto de 200 km/h, se definen unas longitudes de

pantaln para las alternativas de trazado 1, 2 y 3, de aproximadamente 785 m, de los

cuales 435 m corresponden a la zona de caverna; para la alternativa 4, la longitud total

del pantaln ser de 635 m, de los cuales 385 m corresponden a la zona de caverna.

En la boca de entrada y salida de cada tnel se ejecutar un falso tnel convencional, a

modo de estructura abovedada de hormign armado (HA-30), para permitir as la

correcta transicin entre tramos de tnel en mina y tramos a cielo abierto. La longitud

del falso tnel ser de 20 m para el tramo cubierto y 10 m ms, para el pico de flauta.

Estos falsos tneles se recubren posteriormente mediante un relleno de tierras

superior, para evitar daos estructurales por posibles cadas de bloques. Este relleno

se materializar mediante suelos seleccionados, con una altura de 10 m sobre la clave

del tnel, compactado al 95% del P.M. Al talud frontal de tierras se le dotar de una

pendiente de 3H:2V.

ANEJO 10. TNELES


3. CONDICIONES DEL TERRENO

3.1. Descripcin GeolgicoGeotcnica de los materiales

En el anejo 4. Geologa y Geotecnia, se incluye una descripcin detallada de los

materiales que componen el sustrato rocoso atravesado por el conjunto de tneles que

integran cada alternativa.

La zona estudiada tiene su inicio dentro de la Cuenca Carbonfera Central (en Pola de

Lena) para continuar hacia el norte pasando a la Unidad del Aramo y posteriormente,

pocos kilmetros al Sur de la ciudad de Oviedo, entrar dentro de la Cobertera

Mesozoico-Terciaria donde se desarrollar la mayor parte del trazado restante.

Uno de los accidentes ms relevantes por su relacin con la actividad ssmica, que se

encuentran dentro del rea de estudio, es la Falla de Ventaniella (junto con sus

estructuras asociadas). Se trata de una falla de gran longitud (del orden de 600 km),

que es fundamentalmente de desgarre, con cierta componente normal. Se han

detectado en esas zonas ms de 50 eventos ssmicos a lo largo de ms de dos aos.

Sin embargo, hay que destacar que el rea de estudio se encuentra en una zona de

relativamente baja concentracin de sesmos de este accidente tectnico.

A continuacin se describen las caractersticas de cada una de estas unidades

geolgicas (UG) por orden cronoestratigrfico, de ms antiguo a ms moderno:

- D2 (Devnico Inferior): Incluye las formaciones del Grupo o Complejo Raeces.

El Grupo Raeces incluye la Formacin Nieva (calizas, dolomas y pizarras),

Formacin Baugues (dolomas y pizarras), Formacin La Ladrona (calizas

arcillosas y encrinitas y pizarras) y la Formacin Aguin (calizas encrinticas

rojas y pizarras) muy caracterstica de la parte alta del Grupo.

- D3 (Devnico Inferior): Se corresponde con la formacin Moniello. La formacin

Moniello est constituida por unos 250 m de calizas y calizas arcillosas, que

presenta delgados lechos pizarrosos; en conjunto ofrece un comportamiento

ms compacto y resistente que el Complejo Raeces, por lo que da lugar a

relieves ms pronunciados.

- D4 (Devnico Medio): Areniscas ferruginosas y pizarras, con intercalaciones

dbiles de calizas arenosas y dolomas (Fm. Naranco).

- CB2 (Carbonfero Superior, Naumuriense): Calizas de la Formacin Barcaliente

y Valdeteja (Caliza de Montaa). Fm. Barcaliente: Calizas micrticas grises

oscuras a negras, finamente estratificadas y frecuentemente laminadas / Fm.

Valdeteja: Calizas claras y masivas.

- CB3 (Carbonfero Superior, Westfaliense A, B y C): Improductivo de Riosa

(Grupo de Lena). Entre las litologas que presenta se encuentran areniscas,

limolitas, lutitas, margas, calizas y capas de carbn de menor en la parte alta del

grupo, que han sido objeto de explotacin espordica.

- CB4 (Carbonfero Superior, Westfaliense D Inferior): Pizarras, areniscas y

calizas de la formacin Canales. Hacia la parte alta de la formacin se observan

algunos niveles de conglomerados silceos. Capas de carbn abundantes

- CB5 (Carbonfero Superior, Westfaliense D Medio): Conglomerados silceos de

la Formacin Mieres (Pudingas).

- CB6 (Carbonfero Superior, Westfaliense D Superior): Pizarras, areniscas y

conglomerados de la Formacin Esperanza, entre los que se intercalan varias

capas de carbn

Los materiales del Carbonfero presentan un RQD bajo de un 30% salvo en los

paquetes calizos, que presenta una media en torno al 70%. El grado de meteorizacin

en media es II y el RMR de 40.

Los materiales del Devnico presentan un RQD de un 80%. El grado de meteorizacin

en media ser de I-II y el RMR de 60.

ANEJO 10. TNELES


En algunos casos se atraviesan zonas de falla, cabalgamientos y zonas afectadas por

antiguas labores mineras en las que los materiales se encuentran ampliamente

fracturados, cuyas psimas propiedades obligan al uso de sostenimientos pesados,

elementos de presostenimiento y tal vez, tratamientos de mejora del terreno, como

pudieran ser inyecciones, como posteriormente se indicar.

La tabla siguiente agrupa y describe los materiales en base al grado de meteorizacin

alcanzado:

Grado Denominacin % de alteracin Descripcin

Ia

Roca sana -

Sin signos visibles de alteracin en la roca matriz

Ib Dbil decoloracin en las discontinuidades principales

II Ligeramente alterada < 10 % Con decoloracin general, indicando la alteracin de la roca matriz y discontinuidades

III Moderadamente alterada 10- 50 %

Menos de la mitad de la roca est descompuesta, pueden presentarse zonas de roca sana y

decolorada, bien formando un marco continuo o bien como bloques o ncleos sanos

IV Altamente alterada 50- 90 %

Ms de la mitad de la roca est descompuesta, pueden presentarse zonas de roca sana y

decolorada, bien formando un marco continuo o bien como bloques o ncleos sanos

V Completamente alterada > 90 % Toda la roca est descompuesta pero la estructura del macizo est todava fundamentalmente intacta

VI Suelo residual 100 % Todo el material rocoso se ha convertido en suelo, se ha destruido la estructura del macizo

Tabla 3.1.1.- Evaluacin del grado de meteorizacin del macizo rocoso (ISRM, 1981)

La tramificacin geolgico-geotcnica del trazado de los tneles que componen cada

alternativa, as como los puntos de paso a travs de zonas de falla y dems zonas con

geologas complejas (materiales de alteracin, contactos discordantes entre litologas,

etc.) que impliquen algn tipo de medida especial de sostenimiento, se describen en

posteriores apartados.

3.2. Condiciones hidrogeolgicas generales

En el Anejo 4. Geologa y Geotecnia, se incluye una descripcin detallada de las

condiciones hidrogeolgicas generales de la zona objeto de estudio. Se hace especial

nfasis en la posible repercusin que podran tener los trabajos de construccin de los

tneles en los sistemas acuferos y aprovechamientos de agua subterrnea de los

trminos municipales atravesados, as como la posible incidencia de estos acuferos en

la ejecucin de los tneles.

A continuacin se define cada uno de los posibles acuferos interceptados:

- Acufero Cuaternario: Aluviones, terrazas y coluviones del cuaternario.

Permeabilidad variable por porosidad intergranular.

- Acufero Inferior del Cretcico: Arenas con permeabilidad alta por porosidad

intergranular con intercalaciones lenticulares de niveles carbonatados con

permeabilidad secundaria por fisuracin y/o karstificacin; niveles

incomunicados entre s por horizontes impermeables de arcillas y limos. Se

considera que el acufero inferior del Cretcico, a nivel local, se comporta como

un acufero multicapa de arenas y calizas separadas por niveles de arcillas y

limos con poca continuidad lateral, mientras que a escala de cuenca funciona

como un nico acufero. Constituye en conjunto, un nivel acufero de importancia

regional a ser protegido frente a posibles afecciones.

Desde el punto de vista de la afeccin a los tneles, la nica alternativa de

trazado que podra afectar a este acufero sera la alternativa 3 y en menor

medida la alternativa 1. No obstante, la carga hidrulica sobre el revestimiento

de los tneles afectados no ser importante, pues el nivel fretico medido se

sita a pocos metros sobre cota de rasante (Niveles piezomtricos medidos 191

y 179 m.s.n.m). Podran darse problemas temporales de infiltraciones de agua

hacia el interior de la cavidad durante la fase de excavacin, as como tambin

prdidas de estabilidad del pase de avance y del frente, al paso a travs de

materiales granulares.

ANEJO 10. TNELES


- Acuferos aislados del Carbonfero Superior (Westfaliense) (Asociado a CB3,

CB4, CB5 y CB6): alternancia de lutitas, limolitas y capas de carbn con

permeabilidad baja a nula. Con intercalaciones de calizas y dolomas con

permeabilidad variable por fisuracin y/o karstificacin (intercaladas entre la

serie de lutitas y limolitas) y de areniscas, microconglomerados y conglomerados

silceos (pudingas) con permeabilidad baja por fisuracin. Estos acuferos son

pequeos acuferos multicapa, calcreos y siliciclsticos, de poca entidad. Las

afecciones a los tneles no sern importantes.

- Acufero del Carbonfero Superior (Namuriense) (asociado a la unidad de Caliza

de Montaa CB2): Calizas con permeabilidad media - alta por fisuracin y/o

karstificacin. Por lo general acta como un acufero libre cuyo nivel de descarga

es a nivel de ro, aunque presenta otros sistemas colgados de poca entidad.

- Acufero del Devnico (Asociado a D2 y D3): calizas y dolomas con

permeabilidad variable por fisuracin y/o karstificacin (devnico inferior)

intercaladas entre materiales de baja permeabilidad. A lo largo del trazado se

han encontrado indicios de los dos sistemas acuferos definidos en el Devnico:

el Complejo de Raeces (D2) y la Caliza de Moniello (D3).

El Acufero de la Caliza de Moniello (D3) tiene una potencia inferior a 100 m.

Est representado por calizas micrticas a techo y calizas y margas a muro.

Debido a su escasa potencia, que adems no es continua en toda la zona, es de

esperar que los caudales de esta acufero sean de poca importancia. No parece

que se vea afectado por el trazado de las alternativas.

El Acufero del Complejo de Raeces (D2) tiene una potencia de unos 300 m.

El nico tramo de inters acufero es el superior dolomtico (De entre 80 y 100 m

de potencia), con una permeabilidad por fisuracin y karstificacin variables y

coeficiente de almacenamiento variable, aunque no es de esperar que tenga

valores grandes. Este acufero afecta sobre todo a la alternativa 3, aunque no se

descarta que pueda afectar al resto de alternativas. Podran alcanzarse cargas

de agua de hasta 190 m sobre clave de tnel.

3.3. Labores mineras

A lo largo del corredor en estudio nos encontramos, de sur a norte, con dos

explotaciones mineras que podran verse afectadas por el trazado de los tneles:

- Mina de mercurio La Soterraa (hacia P.K 4+000 para las alternativas 1, 2 y 3)

- Conjunto de la explotacin minera de carbn del Pozo Montsacro y la mina de

montaa Esperanza (hacia el P.K 9+400 para todas las alternativas de trazado).

MINA LA SOTERRAA:

Se trata de una antigua mina de mercurio que empez a explotarse hacia 1844 y que

permanece abandonada desde su cierre en 1974. Sus pozos y galeras constituyen un

enmaraado entramado, no exento de peligrosidad. Esta explotacin llega a los 437

m.s.n.m. aproximadamente, a unos 116 m de distancia de la clave del tnel T-2 (de las

alternativas 1, 2 y 3), mucho ms profundo.

Esta explotacin minera est desarrollada en relacin con las capas de calizas, lutitas,

areniscas e incluso un nivel de carbn de los paquetes Llann y Tedeyn. Por lo tanto y

puesto que las calizas estn fuertemente karstificadas, se podran producir problemas

de infiltraciones de agua desde la mina al tnel a presin elevada. Se desconoce

actualmente el nivel piezomtrico, por lo que sera necesario realizar estudios de

detalle.

POZO MONTSACRO Y MINA ESPERANZA:

Las explotaciones mineras de carbn atravesadas por las distintas alternativas de

trazado son las del pozo Montsacro y la mina de montaa Esperanza, situadas en el

concejo de Morcn. El mbito geolgico en el que se sitan dichas explotaciones

mineras est dentro de la Cuenca Carbonfera Central Asturiana (piso Westfaliense D),

materiales muy replegados y tectonizados, originando estructuras complejas.

Las labores mineras que siguen el trazado de las capas de carbn explotadas, generan

numerosos huecos subterrneos que, debido a la gran continuidad de las capas,

ANEJO 10. TNELES


conectan los diferentes grupos de explotacin entre s. En lneas generales podemos

decir que el intenso laboreo en el conjunto de la explotacin minera ha generado un

enorme hueco subterrneo.

El pozo Montsacro est actualmente en explotacin por la empresa HUNOSA, junto

con el pozo San Nicols, al que est unido hidrulicamente; ambos forman lo que se

conoce como rea Sueros. La unin de ambos pozos se realiza a travs de galeras

principales de explotacin, que sirven de acceso a la capa de carbn, y tambin a

travs de los talleres y rampas realizadas a lo largo de las capas de carbn.

En un corte realizado Este-Oeste en el rea Sueros podra verse como el terreno est

modificado por las labores mineras en toda su extensin (en las galeras principales y

entre ellas, con la explotacin de las capas), excepto en el macizo de proteccin que se

deja entre la primera planta del pozo y la superficie (225 a 275 m.s.n.m). No obstante,

esta zona se encontrara considerablemente fracturada por el laboreo minero de

alrededor.

El diseo en alzado de todas las alternativas de trazado se define basndose en que el

paso de los tneles por las labores mineras se realice a travs del macizo de

proteccin; por tanto, la posibilidad de encontrarse con infraestructuras mineras en ese

caso es baja, aunque s un terreno muy descomprimido y de mala calidad.

ANEJO 10. TNELES


Figura 3.3.1.- Esquema de la posible recuperacin del nivel fretico posterior a la inundacin de las labores mineras: (1) nivel piezomtrico con gradiente hidrulico de 10 en el caso del

drenaje por el tnel de Sueros y (2) nivel piezomtrico con gradiente hidrulico de 10 en el caso del taponamiento del tnel de Sueros y drenaje por el brocal del pozo Montsacro. En la

figura anterior se han representado solamente las galeras principales de explotacin que dan acceso a las capas de carbn.

ANEJO 10. TNELES


El nivel piezomtrico est actualmente abatido hasta cotas inferiores de explotacin. El

plan actual de HUNOSA para las explotaciones de la Zona Sueros prev el cierre en el

segundo trimestre del ao 2016, por lo que es probable que a partir de esa fecha

comience el proceso de inundacin de todo el rea. Se desconoce el nivel mximo de

inundacin que la empresa estimar oportuno, aunque lo ms probable es que el nivel

de drenaje sea el del Tnel de Sueros (222 m.s.n.m.), que sera, en caso de

inundacin, el punto de drenaje ms bajo.

Si el drenaje se produce a travs del tnel de Sueros, y teniendo en cuenta que el

macizo rocoso ha perdido en algunas zonas la condicin de baja permeabilidad debido

a las explotaciones mineras, su gradiente hidrulico no sera muy elevado; asumiendo

un gradiente hidrulico del 10, la cota del nivel fretico sobre los tneles que integran

las distintas alternativas de trazado se situara en torno a los 242 m.s.n.m. Esto

ocasionara problemas hidrulicos mnimos en el trazado del tnel que por esta zona se

sita a una cota en torno a los 250 m.s.n.m en la alternativa 1 y 240 m.s.n.m en la

alternativa 4, por lo que la carga hidrulica sera mnima.

Adems de este drenaje por galera existe circulacin hdrica a travs de las capas de

carbn explotadas que se comunican entre s y comunican las diversas galeras tanto

de montaa como de pozo, generando una va de entrada y circulacin de agua, bien

por ellas o por las fisuras ocasionadas en la roca encajante por la actividad minera, que

en muchas ocasiones (como en la mina que nos atae) las capas de carbn se

explotaban hasta superficie, facilitando as la entrada de agua en el subsuelo. Por lo

tanto a nivel de tnel podra haber afeccin debido al drenaje de estas labores de

montaa.

Finalmente, podran existir problemas con el metano presente en las capas de carbn.

Es conocida la abundancia de este gas especialmente en la zona este de las

explotaciones del rea Sueros.

3.4. Riesgos potenciales del terreno

A lo largo del trazado de los tneles existen una serie de riesgos potenciales, los cuales

podran ocasionar, en caso de desarrollarse, importantes procesos de inestabilidad en

el interior del tnel. A continuacin enumeramos los principales riesgos identificados,

los cuales requieren de una serie de tratamientos especiales para posibilitar la

excavacin, como posteriormente se indica:

Riesgos Geolgicos e Hidrogeolgicos

Presencia de fallas y discontinuidades (faulting); presencia de cabalgamientos.

Presencia de niveles arcillosos y suelos de alteracin.

Meteorizacin de la roca.

Elevados niveles de agua por zonas (Posibles filtraciones e irrupciones bruscas

de agua, sobrepresiones, etc.).

Riesgos Geomecnicos

Estabilidad del frente.

Plastificacin intensa (squeezing).

Expansividad (swelling) e hinchamiento.

Sobreexcavaciones (caving).

Reblandecimiento de suelos (softening).

Presencia de grandes cavidades (Antiguas labores mineras, karst, etc.)

ANEJO 10. TNELES


4. GEOMETRA DE LOS TNELES

4.1. Normativa Aplicable

Los tneles ferroviarios requieren una atencin especial durante la explotacin, para la

proteccin y seguridad de los viajeros y el personal a bordo. Por ello, se debe actuar

desde fases iniciales, desde el estudio previo hasta la entrada en explotacin del tnel,

ya que ciertas medidas, especialmente de obra civil o equipamiento, pueden ser muy

difciles de aplicar posteriormente si no han sido previstas adecuadamente.

El presente estudio se ajusta a la Especificacin Tcnica de Interoperabilidad Sobre

Seguridad en los Tneles en Los Sistemas Ferroviarios Transeuropeos Convencional y

de Alta Velocidad, aprobada por la Comisin Europea el 20 de Diciembre de 2007

(20/12/2007 (ETI-TUN)). Esta normativa agrupa las medidas consideradas por la Unin

Internacional de Ferrocarriles (UIC) y la Comisin Econmica para Europa de las

Naciones Unidas (UNECE).

Adems, se han considerado como referencia las siguientes normas, directivas o guas

de aplicacin:

Seguridad en tneles ferroviarios; versin 2.0 de marzo 2007 (Propuesta de

documento, en borrador) (STF-2007).

Instrucciones y recomendaciones para la redaccin de proyectos de plataforma.

IGP-2011. ADIF.

Ficha de la Unin Internacional de Ferrocarriles UIC 779-9, Edicin 1. Agosto

2003: Seguridad en Tneles ferroviarios (UIC 779-9).

4.2. Tipologa de tneles

La lnea proyectada est diseada para la circulacin de trenes de alta velocidad en va

doble, a lo largo del eje ferroviario Pola de Lena-Oviedo.

El estudio de la tipologa ms adecuada para los tneles que componen el trazado del

tramo en cuestin se incluye en el apndice 1 Anlisis tcnico-econmico de la

tipologa de los tneles para el desarrollo del tramo: Pola de Lena-Oviedo, de la Red de

Alta Velocidad en Asturias. Los aspectos clave considerados en dicho anlisis

multicriterio son: a) Valoracin econmica, b) Plazos de ejecucin, c) Dificultad

constructiva, d) Logstica durante la construccin y e) Seguridad y funcionalidad

durante la construccin y explotacin de la lnea. Este anlisis de tipologa de tneles

constituye una fase previa a la comparativa de alternativas de trazado incluida en el

presente documento.

Para la realizacin del anlisis tipolgico se ha considerado, una sucesin tpica de

tramos de implantacin de plataforma en sentido Pola de Lena-Oviedo constituida por:

Conexin con vas actuales en superficie (400 m)

Tnel T-1 (900 m). Velocidad de Proyecto 200 km/h.

Viaducto AS-231 (150 m)

Tnel T-2 (12.000 m). Velocidad de Proyecto 250 km/h.

Puente ro Caudal (100 m)


Puente ro Naln (150 m)

Conexin con vas actuales en superficie (600 m para homogeneizar todas las

soluciones)

Las tipologas analizadas fueron 7, tornndose posteriormente a 10, al diferenciar la

excavacin del tnel T-3 segn mtodos convencionales tipo NATM o por medio de

mquinas tuneladoras (TBM). Ver figura 4.2.1.

ANEJO 10. TNELES


Figura 4.2.1.- Variantes tipolgicas para los tneles del tramo Pola de Lena-Oviedo

El nmero de tubos que compone cada tnel viene condicionado por el anlisis de la

seguridad, adems de por condicionantes de trazado. La STF recomienda que los

tneles de doble va sin estaciones subterrneas intermedias, sean proyectados con

seccin bitubo cuando la longitud sea mayor a 6.000 m, con objeto de facilitar la

evacuacin y la actuacin de los equipos de intervencin, adems de eliminar el riesgo

de choque por descarrilamiento o cargas desplazadas, y facilitar la ventilacin.

En este caso especfico, se han considerado secciones de tnel bitubo para los tneles

de longitud superior a los 6.000 m, caso del tnel T-2, de aproximadamente 12.000 m

de longitud. No obstante, se ha considerado oportuno plantear tambin la posibilidad de

ejecutar dicho tnel largo mediante seccin monotubo de va doble, incluyendo galera

de emergencia paralela.

Del amplio abanico de posibilidades planteadas, se opt por la Variante Tipolgica 3.C, particularizada para el caso especfico de excavacin del tnel T-3 mediante mtodos convencionales tipo NATM (Ver figura 4.2.2).

Figura 4.2.2.- Variante tipolgica 3.C (Excavacin de tnel T-3 mediante mtodos

convencionales tipo NATM)

La Variante 3.C corresponde a un trazado mixto, alternando tneles monotubo con

bitubo, e incluyendo transiciones para posibilitar el paso de un entre-eje de 4,30 m a 30

m, para el caso de tnel bitubo. Al respecto de los tneles se debe indicar:

ANEJO 10. TNELES


Tnel T-1: Tnel mixto de 900 m de longitud que, en sentido Pola de Lena-

Oviedo, alterna un primer tramo de tipologa monotubo de va doble, con un

tramo bitubo de va nica. La excavacin se realizar mediante mtodos

convencionales, atacando el tnel desde la boca de Pola de Lena (por su mayor

accesibilidad).

Para posibilitar el paso de un entre-eje de 4,30 m, en caso de tnel monotubo de

doble va, a un entre-eje de 30 m, para tnel bitubo de va nica, ser necesaria

la disposicin de una zona de transicin monotubo-bitubo (denominada

pantaln). Dicho pantaln requiere de la ejecucin de una caverna de grandes

dimensiones, que permite el cambio progresivo de entre-eje. Posteriormente

estudiamos su geometra.

Tnel T-2: Tnel bitubo formado por 2 tneles de va nica dispuestos en

paralelo. Ambos tubos presentan una longitud de 12.000 m y se excavan

mediante 2 tuneladoras trabajando en paralelo. Incluyen conexiones entre tubos

cada 400 m, a modo de salidas de emergencia.

Tnel T-3: Tnel bitubo formado por 2 tneles de va nica dispuestos en

paralelo. Ambos tubos presentarn una longitud de 2.700 m y se excavarn

mediante mtodos convencionales del tipo NATM. Incluye conexiones entre

tubos cada 400 m, a modo de salidas de emergencia.

La normativa vigente referente a la seguridad en los tneles ferroviarios exige que,

salvo en zonas urbanas, para tneles de longitud superior a 1 km es necesario la

ejecucin de salidas de emergencia. Estas salidas debern estar separadas un mximo

de 1.000 m en caso de salidas que conectan directamente con el exterior. En caso de

pasillos transversales a otro tnel o a una galera auxiliar, la separacin entre ellos

debe ser como mximo de 400 m.

Siguiendo lo establecido en la STF-07, a los efectos de este anlisis, se considera

como longitud de tnel, la distancia entre sus bocas a cielo abierto. Adems, los

tneles sucesivos se considerarn un nico tnel si se cumplen las dos condiciones

siguientes:

La separacin entre ellos a cielo abierto es menor de 500 m.

No hay acceso a zonas seguras en el tramo abierto.

A efectos de seguridad en tneles ferroviarios, los 3 tneles que componen el trazado

terico antes definido pudieran ser considerados como un nico tnel, pues la

separacin entre ellos al aire libre ser inferior a los 500 m (Viaducto AS-231: 150 m,

Puente ro Caudal: 100 m), siendo muy complicado garantizar un acceso adecuado a

zonas seguras. La consideracin de un nico tnel implica que los itinerarios de

emergencia entre estos 3 tneles deben estar comunicados, debindose dar acceso a

zonas seguras desde la boca Sur del tnel T-1 y desde la boca Norte del tnel T-3.

Un ltimo inciso, dadas las caractersticas del trazado, funcionalidad de la va y

conexiones con lneas existentes, desechamos cualquier alternativa tipolgica que

implique bifurcaciones de va destinadas al trfico de mercancas. Es decir, se apuesta

por una lnea de trfico exclusivo de viajeros. Los argumentos bsicos son:

Desde el punto de vista constructivo, las alternativas destinadas al trfico mixto

son ms caras pues, en este caso, las bifurcaciones de va se disean en

profundidad y por tanto requieren de la ejecucin de cavernas de grandes

dimensiones. As mismo, tanto la logstica como la dificultad constructiva se

incrementa considerablemente.

En fase de operacin, las vas destinadas a trfico mixto llevan asociados unos

costes de explotacin y mantenimiento mucho mayores.

En conclusin, dado que las vas actuales por las que discurre el trfico de mercancas

se encuentran en perfectas condiciones de uso y dado que el incremento en costes

constructivos y de explotacin/mantenimiento sera considerable, no parece operativo

plantear un diseo de partida para trfico mixto.

ANEJO 10. TNELES


4.3. Secciones tipo

Para optimizar la funcionalidad del tnel debe realizarse un anlisis detallado de los

condicionantes que afectan a la geometra y dimensiones de la seccin tipo. Para

definir dicha seccin deben tenerse en cuenta, al menos, los siguientes aspectos clave:

Condicionantes aerodinmicos: Principal factor que afecta al tamao de la

seccin interior en los tneles ferroviarios de alta velocidad.

Condicionantes geotcnicos: Limitacin fundamental para la eleccin de la forma

de la seccin transversal. Preocupa significativamente el grado de fracturacin y

deterioro del macizo rocoso, orientacin y caractersticas de las

discontinuidades, condiciones hidrogeolgicas, etc.

Condicionantes constructivos: La eleccin del mtodo constructivo condiciona el

tamao y sobre todo, la forma de la seccin transversal. Se debe considerar, por

ejemplo, la accesibilidad de la maquinaria de construccin al lugar de las obras

as como las caractersticas de los medios disponibles. Por otro lado, en el caso

de utilizar mquinas tuneladoras, la seccin ser inevitablemente transversal de

radio nico. En este caso, si la seccin de tnel es de va doble, se producen

excavaciones muy importantes por debajo de cota de rasante que no son tiles y

deben rellenarse posteriormente con hormigones en masa.

Condicionantes funcionales: Estos condicionantes influyen en el tamao de la

seccin, en cuanto a la necesidad de espacio para la circulacin de los trenes

(seccin tipo de la plataforma y glibo ferroviario) y la colocacin de las

instalaciones necesarias tanto para la explotacin del tnel, como para asegurar

la seguridad en el interior del mismo.

El diseo de la seccin transversal es un aspecto clave a la hora de optimizar la

funcionalidad del tnel. Esta seccin debe definirse en base a un acuerdo aerodinmico

(nicamente para tneles ferroviarios de alta velocidad), geotcnico, constructivo y

funcional. Los criterios de salud y confort vinculados a las restricciones aerodinmicas

de la infraestructura solo resultan crticos en tneles con trfico de viajeros y

explotacin en alta velocidad.

En general, se atiende a una definicin de la seccin tipo de un tnel lo ms circular

posible, recurrindose a otras geometras nicamente cuando el terreno presenta

tensiones residuales muy importantes.

a) Secciones aerodinmicas

Para la realizacin del anlisis tipolgico de los tneles se ha considerado, una

sucesin tpica de tramos de tnel, en sentido Pola de Lena-Oviedo, constituida por:

Tnel T-1 (900 m). Velocidad de Proyecto 200 km/h.



El anlisis de la seccin aerodinmica de los tneles se incluye en el Apndice N 1. El

objetivo es asegurar las condiciones de salud y confort para los viajeros de los trenes

que circulan por el interior de los tneles. Se incluye a continuacin las secciones libres

recomendadas:

Tnel Longitud de tnel (m) Tipo de va Velocidad de

Proyecto (km/h)

Seccin libre mnima (m2)

Seccin libre propuesta (m2)

T-1 900 Va nica

200 58,82 58,82

Va doble 74,04 85,00

T-2 12.000 Va nica

250 50,00 52,00

Va doble 55,56 85,00

T-3 2.700 Va nica

180 45,45 52,00

Va doble 64,52 85,00

Tabla 4.3.1.- Resumen de la seccin libre demandada por cada tnel

De acuerdo con la experiencia de ADIF, los tneles de va doble de seccin inferior a

85 m2 presentan importantes problemas para la implantacin de la catenaria; as

ANEJO 10. TNELES


mismo, tambin se recoge que la seccin mnima aerodinmica ser de 52 m2 en el

caso de tneles de va nica.

El anlisis aerodinmico del tnel T-1 es complejo, pues incorpora para todas las

alternativas de trazado una caverna interior de grandes dimensiones, lo que en

consecuencia tendr un claro efecto de disipacin de las ondas de presin de aire

generadas por los trenes. La geometra del pantaln en el tnel T-1 se incluye a

continuacin:

Figura 4.3.1.- Planta geomtrica definicin de Pantaln en Tnel T-1 (Alternativas de

trazado 1, 2 y 3)

En el caso del tramo de tnel monotubo de va doble (para el Tnel T-1), se adoptar

una seccin telescpica de seccin libre superior a los 85 m2, pues se sita dentro del

tramo en caverna. El tramo bitubo, de aproximadamente 670 m de longitud (distancia

de boca exterior a caverna de grandes dimensiones) para las alternativas 1, 2 y 3, y de

362 m para la alternativa 4, se ejecutar mediante seccin bitubo de 52 m2, cumpliendo

de esta manera los requerimientos mnimos de seccin libre derivados del criterio de

confort (Ver Tabla 4.3.2).

Tnel Longitud de tnel

(m) Longitud de

tren (m) Velocidad

de Proyecto (km/h)

Ratio Ltun/Ltren

Coeficiente de bloqueo

Seccin libre mnima (m2)

T-1 670 200

200 3,35 0,21 47,62

400 1,68 0,26 38,50

Tabla 4.3.2.- Seccin libre mnima para el tramo bitubo del tnel T-1

b) Secciones funcionales

Pasillos de evacuacin

La seccin transversal dispondr de espacio suficiente para alojar las rutas de

evacuacin. Por tanto, en tneles de va doble se dispondrn pasillos de evacuacin a

ambos lados, dejando libre el glibo de obstculos. Estos pasillos tendrn un ancho

mnimo de 1,50 m (1,20 m + 0,30 m de canal de agua) y se elevarn a 55 cm sobre la

cota del plano de rodadura; la altura libre ser de 2,25 m y contarn con un tubo

pasamanos anclado al hastial, 1,0 m aproximadamente por encima de la acera.

En tneles de va nica, se respetarn las mismas caractersticas a un lado. En el lado

opuesto, se considerar la sustitucin de la acera elevada por una zona de paso

pavimentada de 0,90 m de ancho mnimo.

Drenaje y evacuacin de vertidos

Los tneles y sus dependencias anejas dispondrn de un sistema de drenaje (aguas de

infiltracin) y de evacuacin de vertidos (escorrenta superficial y vertidos lquidos de

limpieza, extincin de incendios, etc.), que evite su acumulacin en puntos bajos,

transiciones de peralte, etc., y los canalice longitudinalmente hacia el exterior. Segn

se especifica en la IGP-4.4 Gua para inclusin de medidas de seguridad en los tneles

de los proyectos de plataforma, para la evacuacin de vertidos se disear una red en

sistema separativo, en el caso concreto de tneles para trfico mixto con

superestructura de va en placa.

En nuestro caso, aun tratndose en la mayora de los casos de trfico exclusivo de

viajeros, se adoptar la recomendacin de sistema separativo, pues existe la

ANEJO 10. TNELES


posibilidad de fuertes infiltraciones de agua en ciertas zonas del trazado, por lo que la

mejor opcin es separar el sistema de drenaje y el de vertidos.

Las caractersticas mnimas recomendadas para el sistema de drenaje y de evacuacin

de vertidos sern:

Por un lado, las aguas de infiltracin se evacuarn mediante 2 colectores en

paralelo (velocidad de flujo mnima 0,5 m/s), uno en cada extremo de la seccin

transversal, al que vierten los caudales laterales, incluyendo arquetas de registro

y limpieza cada 50 metros como mximo. La entrada de flujo al sistema de

drenaje general del tnel se realizar mediante conducciones laterales a modo

de acometidas, a distancias regulares de 50m, que desaguan directamente a las

arquetas de registro.

Las aguas de escorrenta, limpieza, extincin de incendios y de vertidos, se

conducirn mediante un caz prefabricado, el cual verter a un colector principal

para caudal mnimo de 100 l/s. As mismo se dispondrn sumideros sifnicos

cada 50 metros, conectados al colector, a fin de impedir la transmisin del fuego

hacia ste. La figura siguiente muestra en detalle la tipologa de sumideros

prevista:

Figura 4.3.2.- Detalle de sumidero sifnico autoextingible a fuego

Canalizaciones

La seccin transversal dispondr, a ambos lados de la plataforma, de espacio

suficiente para disponer las canalizaciones de cables de las distintas instalaciones.

Dichas canalizaciones sern cerradas, se situarn preferentemente bajo las aceras y

estarn constituidas por tubos embebidos en un recubrimiento hormign, a fin de

proteger los cables de las agresiones externas (fuego, gases calientes,

descarrilamientos, actos vandlicos, etc.). Las canalizaciones incluyen arquetas de

registro separadas un mximo de 50 m.

Instalaciones

La seccin transversal dispondr de espacio suficiente para alojar los componentes y

equipos de las distintas instalaciones, de forma que no interfieran, ni supongan un

obstculo, en la circulacin de trenes, ni en las rutas de evacuacin de las personas.

Glibos ferroviarios

La seccin transversal de los tneles deber satisfacer las necesidades mnimas de

glibo ferroviario, tanto el cinemtico como el de implantacin de obstculos (En este

caso se toman los glibos utilizados por Adif). La seccin debe tolerar el giro de

peraltes de la va.

c) Secciones tipo

Se muestra a continuacin las secciones geomtricas tipo para los tneles objeto de

estudio, diferenciando entre secciones de va nica y va doble, y particularizando para

excavacin mediante mtodos convencionales o con tuneladora. Se mantiene un entre-

eje de 4,30 m en los tramos de tnel de va doble.

ANEJO 10. TNELES


CAZ PREFABRICADO,CON RANURA SUPERIOR

CUNETA"IN SITU"

ACOMETIDAA CUNETA

SISTEMA DE VENTILACIN

2,25

mn

1,

00TUBO DRENPVC RANURADO

PASAMANOS

SOSTENIMIENTO e= VARIABLE

0,55

HORMIGN DERELLENO HM-20

CONTRABVEDAHA-30

GLIBO DE IMPLANTACIN DEOBSTCULOS

GLIBO CINEMTICO

ARQUETA DEREGISTRO c/50m

ACOMETIDA AARQUETA DEREGISTRO c/50 m

COLECTOR SISTEMADE DRENAJE 300 mm

ARQUETA SIFNICAAUTOEXTINGIBLE A FUEGO c/50m

300

0,40

0,90

2,25

0,30

R4,49

7,03

1,50

R4,84

0,35

0,35

R1 8,01

REVESTIMIENTO e= 35 cm.HORMIGN ENCOFRADOTRADICIONAL HM-30 + FIBRASDE POLIPROPILENO

1,60

2%2%

4,70

3,70

COLECTOR SISTEMADE VERTIDOS 300 mm

SISTEMA DE IMPERMEABILIZACIN YDRENAJE. GEOTEXTIL + LMINA DE PVC

Figura 4.3.3.- Seccin tipo tnel Va nica Excavacin mediante mtodos

convencionales

ACOMETIDA A ARQUETADE REGISTRO c/50 m

2 100

CUNETA"IN SITU"

ACOMETIDAA CUNETA

SOSTENIMIENTO e= VARIABLE


2,25

mn

1,

00

CANALETA DE COMUNICACIONES

TUBO DRENPVC RANURADO

ARQUETA SIFNICAAUTOEXTINGIBLE A FUEGO C/50m

0,55

SOLERA PLANAHA-30

PASAMANOS


CONTRABVEDAHA-30


SECCIN CONCONTRABVEDA

SECCIN CONSOLERA

0,40



COLECTOR SISTEMADE VERTIDOS 300 mm

300

CAZ PREFABRICADO,CON RANURA SUPERIOR


R6,41

8,18

2,01

GLIBO CINEMTICO

4,30

0,35

R6,76

0,35

0,50

R15,38


1,50 0,401,50

2% 2%

SISTEMA DE IMPERMEABILIZACIN YDRENAJE. GEOTEXTIL + LMINA DE PVC

Figura 4.3.4.- Seccin tipo tnel Va doble Excavacin mediante mtodos

convencionales

CAZ PREFABRICADO,RANURA SUPERIOR

CUNETA"IN SITU"

PASAMANOS


GLIBO CINEMTICO


ACOMETIDA A ARQUETADE REGISTRO c/50 m

COLECTOR SISTEMADE DRENAJE 300 mm COLECTOR SISTEMA

DE VERTIDOS 300 mm

ARQUETA SIFNICAAUTOEXTINGIBLE A FUEGO c/50m

300

0,55

0,40



R4,49

7,03

1,96

0,40


4,70

3,70

REVESTIMIENTO e= 40 cm.ANILLO DE DOVELASPREFABRICADAS HA-50


2,25

mn

1,

00

1,37

0,48

0,90

2,25

2%2%

R4,74R

5,14

0,25


SISTEMA DE IMPERMEABILIZACIN.LMINA DE PVC

SISTEMA DE IMPERMEABILIZACIN.LMINA DE PVC

Figura 4.3.5.- Seccin tipo tnel Va nica Excavacin mediante TBM

La seccin tipo tnel de va nica ejecutada mediante TBM incluye la posibilidad de

ejecucin de un revestimiento interior adicional de hormign encofrado tradicional de 25

cm de espesor, para asegurar de esta manera la estanqueidad total del tnel en caso

de que las condiciones de agua en el interior del macizo rocoso as lo requieran.

Las anteriores secciones tipo cumplen con las recomendaciones de secciones libres

mnimas garantizadas segn clculos aerodinmicos.

ANEJO 10. TNELES


5. DISEO DE TNELES

5.1. Introduccin

Se definen a continuacin los mtodos constructivos ms oportunos para la ejecucin

de los tneles en cuestin:

Nuevo Mtodo Austriaco de Construccin de Tneles (NATM): El Nuevo Mtodo

Austriaco se basa en la aplicacin inicial de sostenimientos ligeros y flexibles

tras la excavacin, los cuales permiten la disipacin de gran parte de la energa

potencial generada en el macizo, liberada tras la apertura de la cavidad. Es

decir, se permite la plastificacin controlada del terreno alrededor del tnel,

relajando tensiones. El terreno no plastificado colabora con el sostenimiento

para lograr la estabilidad del conjunto. Dicho sostenimiento, aplicado en el

permetro de excavacin, acta aportando una presin interior a la cavidad,

produciendo de esta manera un estado de confinamiento radial que debe ser

suficiente para conseguir la estabilidad de la seccin de excavacin.

Mtodo de excavacin con Tuneladora (TBM): Esta metodologa se concibe con

objeto de realizar la excavacin mecanizada del tnel al amparo de una

estructura rgida y resistente que, introducida dentro de la cavidad, proporcione

un rea de trabajo estable y segura en la zona prxima al frente de excavacin.

Por otro lado, el uso de tuneladoras permite rendimientos de excavacin muy

elevados, sobre todo cuando las propiedades del terreno se mantienen

constantes a lo largo del trazado del tnel. No obstante, dado que el transporte y

montaje de la mquina se demora algunos meses, este sistema comienza a ser

viable frente a los mtodos convencionales, para longitudes de tnel

significativas (~ 4,5 km).

La construccin de los tneles se realizar en unas condiciones geolgicas variables

(Roca sana, fracturada y suelos), con posibilidad de fuertes infiltraciones de agua hacia

el interior del tnel, zonas de cabalgamiento con presencia de materiales altamente

fracturados, se atraviesa el cuerpo de una explotacin minera (terreno modificado por

las labores mineras o zonas fracturadas por el laboreo minero de alrededor) y en

algunos casos las calizas se encuentran karstificadas (Calizas de montaa). Estas

condiciones geolgico-geotcnicas invitan, a priori, a la eleccin de un mtodo de

excavacin verstil y seguro del tipo NATM, que se adapte a las cambiantes

condiciones del terreno en cada tramo. A diferencia de la excavacin con tuneladora,

los mtodos convencionales proporcionan un proceso muy flexible, que permite

fcilmente efectuar cambios durante la construccin:

Incrementar o reducir las medidas de sostenimiento.

Variar el tiempo de cierre del revestimiento (tiempo entre la excavacin y la

aplicacin del revestimiento).

Variar la carga de explosivos. Incluso cambiar a sistemas de perforacin con

medios mecnicos (Drill&Blast).

Aumentar o disminuir la longitud de pase de excavacin.

Segmentar el frente de excavacin en funcin de las caractersticas geolgicas.

Tratamientos del terreno de acuerdo con las caractersticas geolgicas, con

tcnicas de mejora de las propiedades.

Uso de elementos de presostenimiento.

El mtodo convencional de construccin de tneles, que utiliza principalmente equipos

estndar y permite acceder al frente de excavacin prcticamente en cualquier

momento, resulta muy flexible en situaciones o lugares que exigen un cambio en el

anlisis estructural o en el diseo y que, por ello, exigen tambin cambios en los

medios de excavacin, sostenimiento y revestimiento. Como dijimos, la excavacin con

tuneladoras representa un proceso mucho ms rgido, en lo que se refiere a la

adaptacin a las cambiantes condiciones del terreno. Adicionalmente, al margen del

sistema constructivo general, la eleccin de un mtodo de excavacin tipo NATM

permite plantearse sistemas especiales de entibacin en algunas zonas singulares del

trazado (paso de zonas de falla, paso bajo vaguadas a poca profundidad, cruce con

ANEJO 10. TNELES


estructuras subterrneas existentes, etc.). En cualquier caso, todos estos sistemas

siguen implcitamente la filosofa del Nuevo Mtodo Austriaco.

No obstante, la excavacin del tnel largo que aparece en todas las alternativas de

trazado como Tnel T-2, con una longitud superior a los 10 km y de tipologa bitubo, se

ejecutar mediante tuneladora, pues el ahorro en tiempo y costes resulta significativo.

Adems, la excavacin mecanizada del tnel al amparo de una estructura rgida y

resistente, proporciona unas condiciones de seguridad mximas en las zonas prximas

al frente de excavacin, que no se consiguen con mtodos convencionales. Indicar

que, dado que la utilizacin de tuneladoras supone un mtodo poco flexible en cuanto a

variaciones en el diseo, requiere de una campaa de investigacin geotcnica

exhaustiva, as como de un completo plan de avance de la mquina y de necesidades

de soporte.

En base a los datos recogidos en el Apndice N 1, en lo relativo a los mtodos de

excavacin ms idneos para cada tnel, tenemos:

TNEL TUBO L (m) MTODO DE EXCAVACIN / COMENTARIOS

ALTERNATIVA 1

T-1

Izdo 1.105 Tnel monotubo de va doble que pasa a bitubo de va nica. Excavacin monotubo NATM (exc ~ 13,85 m). Excavacin bitubo

NATM (exc ~ 10,0 m). Incluye caverna de grandes dimensiones. El ataque del tnel se realiza exclusivamente desde la boca Sur (Lado

Pola de Lena). Dcho 1.105

T-2 Izdo 11.370 Tnel bitubo de va nica. Excavacin TBM (exc ~ 10,68 m). Se

requieren 2 tuneladoras trabajando en paralelo. El ataque del tnel se realiza exclusivamente desde la boca Norte (Lado Oviedo). Dcho 11.388



T-4 Izdo 2.464 Tnel bitubo de va nica. Excavacin NATM (exc ~ 10,0 m).

Posibilidad de realizar el ataque del tnel desde ambas bocas. Dcho 2.302

T-5 - 689 Tneles monotubo de va nica. Excavacin NATM (exc ~ 10,0 m). Posibilidad de realizar el ataque de los tneles desde ambas bocas.

T-6 - 279

ALTERNATIVA 2

TNEL TUBO L (m) MTODO DE EXCAVACIN / COMENTARIOS

T-1








ALTERNATIVA 3

T-1





requieren 2 tuneladoras trabajando en paralelo. El ataque del tnel se realiza desde la boca Norte (Lado Oviedo). Dcho 11.390



T-4 - 450

Tneles monotubo de va doble. Excavacin NATM (exc ~ 13,85 m). Posibilidad de realizar el ataque de los tneles desde ambas bocas.

T-5 - 690

T-6 - 848

ALTERNATIVA 4 (TRFICO MIXTO)

T-1

Izdo 747 Tnel monotubo de va doble que pasa a bitubo de va nica. Excavacin monotubo NATM (exc ~ 13,85 m). Excavacin bitubo


Pola de Lena). Dcho 747





Tabla 5.1.1.- Descripcin de tramos de tnel. Tipologa y mtodos constructivos

ANEJO 10. TNELES


A continuacin se describen cada uno de los 2 sistemas constructivos antes

mencionados, convencional NATM y mecanizado TBM.

5.2. Excavacin mediante Mtodos Convencionales

5.2.1. Proceso de excavacin

Mtodos de excavacin

En el ao 1994 el profesor Romana realiza una clasificacin de los terrenos respecto a

la excavabilidad mecnica en tneles (Ver figura siguiente).

Figura 5.2.1.1.- Clasificacin de terrenos respecto a la excavabilidad (Romana, 1994)

Existen tambin recomendaciones de Romana para la eleccin del mtodo de

excavacin ms adecuado, en funcin del valor del RMR:

Voladuras (RMR > 40). Es el mtodo ms verstil y por lo tanto el ms frecuente.

Aunque es posible excavar por voladuras terrenos de calidad mala o muy mala,

no suele resultar prctico hacerlo. Obviamente la calidad de ejecucin resulta

capital cuando se utiliza este mtodo de excavacin.

Rozadora (30 < RMR < 90). Tericamente la rozadora (mquina de ataque

puntual y cuerpo bajo y compacto) puede utilizarse con gran variedad de

terrenos. Su limitacin no es la calidad global del macizo rocoso, sino la

resistencia mecnica (a traccin y a compresin) de la roca matriz. La

excavacin y el sostenimiento (realizados simultneamente) son mucho ms

compatibles cuando se trabaja con rozadoras que cuando la excavacin se

realiza con tuneladora TBM abierta o por voladuras. Por eso pueden utilizarse

rozadoras con roca de mala calidad (20 < RMR < 30) aunque puede resultar

ms econmico el uso de mtodos ms simples de excavacin.

Fresado (RMR < 30). Cada vez es ms frecuente la excavacin por fresado con

mquinas que montan una fresa de potencia media sobre un brazo de

retroexcavadora, tanto para el perfilado final del glibo, como para la excavacin

de toda la seccin. Su campo son las masas rocosas de calidad media baja a

baja (30< RMR < 50).

Escarificacin / Pala (RMR < 20). Los macizos de calidad muy mala pueden

excavarse prcticamente como suelos, con palas convencionales y/o

escarificarse (mtodo especialmente prctico para la destroza). El mtodo puede

utilizarse, con algunas dificultades, hasta la subclase 20

ANEJO 10. TNELES


Fases de excavacin

Teniendo en cuenta el tamao de la seccin y las condiciones geomecnicas de los

materiales que conforman el macizo rocoso, se opta por dividir la seccin de

excavacin en dos fases: Avance y Destroza (tanto para tneles va doble como para

tneles va nica).

La excavacin por fases es habitual en tneles interurbanos de carretera y ferrocarril,

pues el alcance de la maquinaria normal (palas, jumbos y rozadoras) est limitado a

unos 7 m de altura; mayores alturas de excavacin dificultaran todas las operaciones.

Por otro lado, mediante la excavacin por fases se pueden conseguir mayores

rendimientos, ya que distintos equipos pueden trabajar simultneamente en fases

distintas a una cierta distancia.

La altura de avance debe definirse de tal forma que se permita la maniobrabilidad de la

maquinaria de descombro dentro del tnel, as como para facilitar las labores de

sostenimiento, especialmente si se requiere el empleo de bulones.

Para garantizar unas condiciones de seguridad suficientes durante la colocacin del

sostenimiento, inmediatamente despus de la excavacin de cada avance y

previamente a la colocacin de la capa de sellado y el inicio de los sostenimientos, se

proceder al saneo de la seccin excavada para eliminar bloques potencialmente

inestables y la parte de materiales "tronados". En esta operacin deber mantenerse

un criterio de compromiso entre la retirada de material potencialmente inestable, y la

ejecucin de un saneo excesivamente enrgico que d lugar a nuevas inestabilidades

de pase y generacin de sobre-excavaciones innecesarias.

La destroza deber ejecutarse, como criterio general, una vez calado el avance del

tnel, debido tanto a problemas de tipo geotcnico (al poder influir sobre ste ltimo un

frente de destroza demasiado prximo), como de tipo logstico (por ejemplo, sera

necesario proteger o desmontar las instalaciones del avance para trabajar en destroza).

El ataque simultaneo de avance y destroza, si bien se emplea cuando se requiere

acortar plazos, no se considera adecuado, con las caractersticas de los tneles que se

estn estudiando, como planteamiento de partida del proyecto. En ese caso, la

separacin longitudinal entre el frente de avance y el frente de destroza debera ser tal

que se permita la completa estabilizacin de las convergencias antes de retomar los

trabajos de perforacin, los cuales generaran nuevas inestabilidades en el terreno. En

terrenos de calidad deficiente puede ser igualmente conveniente llevar ambos tajos

muy prximos con objeto de proceder a un rpido cierre de la seccin de excavacin, si

no se pretende colocar soleras o apeos intermedios.

Longitudes de pase previstas

En nuestro diseo, las longitudes de pase quedarn relacionadas orientativamente con

cada sostenimiento tipo en la medida que ste supone una estimacin de la calidad del

terreno.

El pase de avance (mxima longitud libre sin sostener) se establecer en funcin de las

dimensiones de la seccin excavada y de las propiedades geotcnicas de los

materiales; el pase de avance se relaciona directamente con la capacidad de

autosoporte del terreno.

En el caso que nos ocupa, la longitud de avance oscilar entre los 2-3 m, para

materiales ms competentes y 1 m, cuando se excave en materiales ms fracturados o

con un menor grado de cohesin. El pase en destroza suele considerarse del orden del

doble del de avance.

5.2.2. Sostenimientos provisionales

El sostenimiento provisional se proyecta siguiendo la filosofa del llamado Nuevo

Mtodo Austraco (NATM).

La colocacin del sostenimiento representa un refuerzo del tnel con carcter

provisional, debiendo orientarse a la consecucin de un equilibrio a corto plazo, hasta

que se ejecute el revestimiento definitivo. El sostenimiento provisional se compone

generalmente de los siguientes elementos: Hormign proyectado con fibras o con malla

electrosoldada, cerchas metlicas y bulones radiales en roca.

ANEJO 10. TNELES


La idea fundamental de este mtodo de excavacin y sostenimiento es que la roca que

circunda el tnel pueda intervenir en la estabilidad de la excavacin, pudiendo llegar a

auto sostenerse a travs de la formacin de un arco de descarga en torno al tnel, el

cual transmite las tensiones a ambos lados de este. El sostenimiento se colocar

dejando que deforme previamente el terreno para que la roca desarrolle su capacidad

autoportante. La carga que soporta el sostenimiento depende del momento en que se

coloque, no debiendo pasar mucho tiempo para que no llegue a inestabilizarse.

En esta fase constructiva (fase de excavacin y sostenimiento) puede considerarse que

no existen sobrepresiones de agua en el extrads del sostenimiento, pues la

excavacin permite un desage continuo por el permetro de la perforacin. En caso de

que se observen manchas de humedad en el soporte, se ejecutarn drenes

transversales a travs del mismo, con objeto de disipar cualquier sobrepresin.

A continuacin se incluyen una serie de recomendaciones sobre sostenimientos,

atendiendo a algunas de las principales clasificaciones geomecnicas.

Sost. RMR

(Bieniawski, 1989)

Q (Barton, 1974) Pernos Hormign Proyectado Cerchas

ST-I 80-100 54,60 - 503 Bulonado ocasional NO

ST-II 60 - 80 5,92 54,60

Bulonado de ocasional a

sistemtico en malla 2x2 o 1,5x1,5 m

4 a 10 cm (No armado) NO

ST-III 40 - 60 0,64 5,92 Bulonado sistemtico

en malla 1,5x1,5 o 1x1 m

5 a 9 cm / 9 a 12 cm (Reforzado con fibras) -

Grimstad, Barton NO

8 a 15 cm / 12 a 20 cm (Reforzado con fibras) -

Romana Ocasional

ST-IV 20 - 40 0,07 0,64 Bulonado sistemtico en malla 1x1 m

12 a 15 cm (Reforzado con fibras). En ocasiones > 15cm Grimstad, Barton

SI 16 a 24 cm / 20 a 30 cm (Reforzado con fibras) -

Romana

ST-V < 20 < 0,07

NO

> 15 cm (Reforzado con fibras) - Grimstad, Barton

y Loset SI

30 a 40 cm (Reforzado con fibras) - Romana

Capa de hormign encofrado convencional / Sistemas especiales

Tabla 5.2.2.1.- Predimensionamiento de medidas de sostenimiento segn

recomendaciones en base a clasificaciones geomecnicas

En base a experiencias constructivas en tneles de similares caractersticas, se definen

a continuacin una serie de medidas de sostenimiento habituales en la ejecucin de

tneles destinados a la Alta Velocidad Ferroviaria.

ANEJO 10. TNELES


RMR Medios de excavaci

n Bulones Cuadrcula Hormign Proyectado Pase Cerchas Observ.

80-100

Voladura

Expansin

Ocasional 5 cm (capa de sellado)

4 m (Av) 8 m

(Des)

NO

-

60 - 80 2x2 m -

40 - 60 1,5x1,5 m 3 + 7 cm

2-3 m (Av)

4-6 m (Des)

Destroza partida en 2

30 - 40

Voladuras controladas

con explosivos especficos para rocas blandas y Medios

Mecnicos

1,0x1,0 m 3 + 17 cm

1 m (Av) 2 m

(Des)

TH-29 cada 1 m

Destroza partida en 2 Bulones de refuerzo de

acero corrugado

ocasionales

Sue

los

y lit

otip

os

dele

znab

les

Medios Mecnicos

Autoperf. en base

de avance - 3 + 22 cm HEB-180 cada 1 m

Destroza + Contrabveda

por fases. Paraguas de

micropilotes al avance

Tabla 5.2.2.2.- Medidas de sostenimiento en base a experiencias similares

En la fase de anlisis en la que nos encontramos, se plantea el uso de 3 diferentes

tipos de sostenimientos bsicos, los cuales, como posteriormente veremos, sern

complementados mediante una serie de tratamientos especiales en caso de que las

condiciones de excavacin as lo requieran:

ST-Ligero. Sostenimiento en roca sana o poco fracturada. RMR > 30. Condiciones geotcnicas favorables. Bulonado sistemtico en malla 1,5x1,5 o

1x1 m, L=4 m para tnel va doble y 3 m para tnel va nica (Buln de

expansin tipo Swellex de 150 kN). 10-15 cm de Hormign Proyectado reforzado

con fibras (HP-30). Cerchas metlicas ligeras (30

ANEJO 10. TNELES


tambin la resistencia aerodinmica del tren. Mediante este elemento se asegura una

buena estanqueidad hidrulica del tnel ya que se permite una correcta colocacin de

la lmina impermeabilizante.

La ejecucin del revestimiento en los tneles excavados mediante NATM se realiza en

dos fases. En primer lugar se ejecutarn los denominados muretes de pie o muretes

gua (zapatas), como arranque de hastiales. Sobre ellos se hormigonar el

revestimiento propiamente dicho cuya cara interior constituir el paramento visto de la

seccin del tnel. La puesta en obra del revestimiento se materializar mediante el uso

de un carro encofrador con estructura portante mvil desplazndose sobre rales, los

cuales a su vez se apoyan en ambos muretes gua. La construccin de las zapatas se

realiza tras la excavacin de la destroza, simultanendola con ella (con los

correspondientes desfases en planta para compaginar ambos trabajos). Esto permite

realizar un buen recalce del sostenimiento colocado en seccin completa, que beneficia

en gran medida las condiciones de apoyo de ste.

En el hormign de revestimiento (HM-30) se incluirn fibras macro-sintticas de

polipropileno (~ 5 kg/m3), que aportan al hormign mayor ligereza, mejor adherencia,

incrementa la ductilidad del hormign, mayor resistencia a la corrosin, al ataque

qumico de lcalis y a cidos, incrementa la durabilidad, mejora el comportamiento al

fuego (reduciendo el spalling o lajeo), elimina o reduce las fisuraciones en el proceso

de endurecimiento, mejora la tenacidad, resistencia residual, resistencia al impacto y

resistencia a la flexin y por ltimo, mejora la calidad de los acabados superficiales.

En clave de tnel se posibilitar la inyeccin de mortero de cemento para rellenar los

posibles huecos derivados del propio proceso de hormigonado y compactacin.

En la fase de anlisis en la que nos encontramos, podemos asumir un espesor de

revestimiento en corona superior de 35 cm (tanto para va doble como para va nica).

Como podemos observar en las figuras anteriores 4.3.3 y 4.3.4, la seccin tipo para

tnel en va doble incluir solera plana de hormign armado (HA-30) en terrenos

competentes (e~35 cm) y contrabveda curva en terrenos de peor calidad (e~ 50 cm).

En caso de seccin de tnel de va nica, se define nicamente una contrabveda

curva de 35 cm de espesor.

La excavacin y el hormigonado de la contrabveda se efectuar a una distancia no

superior a 10 m del frente de excavacin de la destroza, con el fin de conseguir cuanto

antes el cierre estructural del sostenimiento.

Predimensionamiento del Revestimiento:

Para conocer las necesidades de revestimiento definitivo en los tneles excavados

mediante mtodos convencionales (NATM) aplicaremos la teora de Protodyakonov.

Esta metodologa de clculo trata de aproximar la geometra y dimensiones de la

bveda de descarga (terreno plastificado) que se forma alrededor del tnel tras su

excavacin. Este material plastificado, en una situacin de clculo a largo plazo y

asumiendo una completa degradacin de los elementos de sostenimiento provisional,

gravitar ntegramente sobre la estructura definitiva del revestimiento, condicionando

por tanto sus dimensiones.

Figura 5.2.3.1 Geometra de la bveda de descarga, segn la teora de Protodyakonov

B= 2 [R + m Tan (45 /2) ]

ANEJO 10. TNELES


donde B es el ancho del arco o bveda de descarga, R es el radio del tnel (~ 6,5 m

en va doble), m es el alto del tnel (~ 9,9 m) y es el ngulo de rozamiento

(Asumiendo unas psimas condiciones de diseo, =20 para una roca de calidad baja

(IV) con RMR 20-40).

h= B / 2f

donde h es la altura del crculo de descarga; f representa el factor de resistencia

(Asumimos un valor de f = 2, correspondiente a calizas y lutitas blandas, margas,

areniscas friables, gravas y bolos cementados). La carga de tierras por metro lineal de

tnel (en sentido longitudinal) que acta sobre la estructura ser:

Ptierras = 2/3 hB

Siendo la densidad natural del terreno (Tomamos un valor de 2,4 t/m2). Finalmente,

se tiene:

B= 2 [R + m Tan (45 /2) ] = 2 [6,5 + 9,9 Tan (45 20/2) ] = 26,9 m

h= B / 2f = 26,9 / 2*2 = 6,7 m

(Una altura de bveda de descarga de ~ 7 m en este tipo de terrenos

denota unas condiciones de diseo muy pesimistas)

tierras= Ptierras /B = 2/3 h = (2/3) * 6,7 * 2,4 = 10,7 t/m2

Nota: A esta carga de tierras debe aadirse la presin de agua que previsiblemente

actuar sobre la bveda del tnel, principalmente en terrenos con elevada

permeabilidad, zonas karstificadas y zonas con fracturas abiertas, en los que podra

existir conexin hidrulica entre los distintos niveles acuferos. Dado que el tnel se

disea para posibilitar el drenaje del trasds, la nica forma de asumir sobrepresiones

de agua sera en el hipottico caso de fallo en el sistema de drenaje del tnel y

restablecimiento del nivel fretico tras la excavacin.

Una vez conocida la carga total que gravita sobre la estructura del tnel (Qhastial) y

asumiendo que sta se reparte de manera simtrica entre ambos hastiales, pueden

conocerse los espesores mnimos de revestimiento necesarios para resistir dichas

acciones. De otra manera, tambin podra operarse en sentido inverso, es decir, para

un espesor de revestimiento dado podra conocerse la mxima carga admisible.

El revestimiento se ejecutar de hormign encofrado tradicional, de resistencia

caracterstica mnima fck= 30 MPa. El coeficiente de minoracin de la capacidad

resistente del hormign ser c=1,5 y por tanto, la resistencia de clculo del mismo

fcd=20 MPa. Esta resistencia caracterstica supone una capacidad de carga por hastial

(Rhastial) de 700 t/m, asociado a espesores de revestimiento de 35 cm.

Dado que la mxima incgnita en todo este proceso es la carga de agua que acta

sobre la estructura de tnel, pues los datos hidrogeolgicos son bastante limitados, lo

interesante sera conocer cul es la mxima columna de agua admisible:

Qhastial = Rhastial

Rhastial = 700 t/m

Qhastial= (tierras + agua) * R = (10,7+ agua) * 6,5 t/m

(10,7+ agua) * 6,5 = 700 agua = 97 t/m2 97 m.c.a

En caso de fallo del sistema de drenaje del tnel y posterior restitucin del nivel fretico

original, el revestimiento podra tolerar una sobrecarga esttica de agua de hasta 100

m.

5.2.4. Sistema de impermeabilizacin y drenaje

En la actualidad se considera imprescindible disear tneles provistos de sistemas

impermeables, donde los goteos sobre carril o catenaria pueden generar problemas

durante la fase de explotacin. De este modo, aunque la inversin inicial en la fase de

construccin es mayor, los gastos de mantenimiento a lo largo de la vida del tnel

resultan ms bajos.

El sistema de impermeabilizacin y drenaje del tnel revestido mediante hormign

encofrado tradicional (mtodo constructivo tipo NATM) se iniciar mediante una capa

de geotextil adherida a la cara interior del sostenimiento y seguidamente una lmina de

ANEJO 10. TNELES


PVC autoextingible al fuego. Esta lmina quedar, por tanto, en contacto con el trasds

del revestimiento, tras el hormigonado del mismo.

Si bien este sistema de impermeabilizacin evita la entrada de agua al tnel, lo cierto

es que constituye, por regla general, un drenaje del trasds del revestimiento, razn por

la cual la carga de agua no se tendra en consideracin para el clculo estructural del

propio revestimiento, a no ser que se diese un fallo en dicho sistema de drenaje por

obturacin de conductos o colmatacin de poros en geotextil.

La impermeabilizacin se colocar con la ayuda de un andamio tubular ms ligero que

el empleado para el revestimiento, que se desplazar igualmente a lo largo del tnel.

La lmina de geotextil se ancla a la pared del tnel mediante spits dotados de una

placa de plstico que permite la termofusin de la lmina de PVC; asimismo, los

solapes de la lmina de PVC se efectuarn igualmente mediante dos lneas de

soldadura por el mismo procedimiento de termofusin.

El sistema de impermeabilizacin y drenaje del tnel se completa mediante:

Tubos dren ranurados de PVC en la base de los hastiales, en el trasds del

revestimiento y a lo largo de toda la longitud del tnel, los cuales desaguan a

caces longitudinales situados en aceras, de dimensin mnima 25 cm.

Acometidas

anejo 10 tuneles

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