UN TÚNEL

Un túnel es una obra subterránea de carácter lineal, cuyo objetivo es la comunicación de dos puntos, para realizar el transporte de personas, materiales entre otras cosas. Normalmente es artificial.Un túnel puede servir para peatones, aunque generalmente sirve para dar paso al tráfico, para vehículos de motor, para ferrocarril o para un canal. Algunos son acueductos, construidos para el transporte de agua (para consumo, para aprovechamiento hidroeléctrico o para el saneamiento). También hay túneles diseñados para servicios de telecomunicaciones. Incluso existen túneles para el paso de ciertas especies de animales. Algunos conectan zonas en conflicto o tienen carácter estratégico, ya que sirven como refugio.En las grandes ciudades el transporte se realiza mediante una red de túneles donde se mueve el metro. La posibilidad de soterrar ahorra espacio e impide el cruce al mismo nivel del tren con los peatones o los vehículos.

IMPORTANCIA DE LOS TÚNELES

Los túneles son un medio de comunicación artificial entre dos puntos separados por un suelo o roca. Su objetivo es el de permitir el paso de personas, ferrocarriles, vehículos, conducciones eléctricas, de agua u otros. Debido a su utilización diversa elevan su importancia a medida que la sociedad avanza y son inevitables en grandes núcleos urbanos muy masificados por edificios para establecer líneas de metro; en la comunicación de poblaciones separadas por una orografía pronunciada o incluso por mar, como es el túnel del Canal de la Mancha.Minería: aunque se suelen denominar galerías o pozos, dependiendo de la orientación, su fin es unir dos puntos, en el caso, para acceder a una mineralización.

Túnel en minería Túnel peatonalMÉTODOS DE CONSTRUCCIÓN DE TÚNELES

No hace muchos años que se han dejado de construir los túneles a mano, en realidad

hasta hace poco se hacían con técnicas mixtas, decimos a mano por que la

excavación principal es hecha por la mano del  hombre a base de pistoletes y

apuntalando con hierro y madera, aunque seguidamente entraran las máquinas:

La excavación convencional se puede definir como la construcción de cavidades subterráneas de forma arbitraria utilizando un proceso cíclico que consta de los siguientes pasos:

excavación utilizando métodos de perforación o de demolición (explosivos), o excavadoras mecánicas muy básicas

desescombro colocación de los elementos primarios de revestimiento, como por ejemplo:o cerchas o mallas de redondoso bulones para suelo o rocao hormigón proyectado o colado in-situ,

PRINCIPIOS DEL MÉTODO CONVENCIONAL

La excavación convencional se realiza según un proceso de ejecución cíclico que consiste en la repetición de una serie de pasos de excavación seguida de la aplicación de un revestimiento primario. La excavación y el revestimiento dependerán de las condiciones y el comportamiento del suelo. Un equipo experimentado de operarios tuneleros (excavadores), utilizando maquinaria y/o una planta (estándar o especial) llevará a cabo cada ciclo de la construcción.

El método convencional de construcción de túneles, que utiliza principalmente equipos estándar y permite acceder al frente de excavación del túnel prácticamente en cualquier momento, resulta muy flexible en situaciones o lugares que exigen un cambio en el análisis estructural o en el diseño y que, por ello, exigen también cambios en los medios de revestimiento.

De hecho, a diferencia de la excavación con tuneladoras, el método convencional proporciona un proceso muy flexible que permite efectuar fácilmente los siguientes cambios durante la construcción:

Incrementar o reducir el sostenimiento Variar el tiempo de cierre del anillo (tiempo entre la excavación y la aplicación del

revestimiento) Introducir un anillo de cierre primario Variar la carga de explosivos Aumentar o disminuir la longitud de cada segmento de la excavación Segmentar el frente de excavación en función de las características geológicas Tratar el suelo de acuerdo con las características geológicas

TUNEL CON METODO TRADICIONAL DE MADRID O BELGA

Se basa en avanzar mediante la excavación de una pequeña sección (2,5 m. de largo

por 1,5 de ancho y 1,8 m de altura) llamada galería de avance o clave que se entiba

inmediatamente para prevenir posibles desprendimientos, posteriormente se construye

la bóveda, ensanchando los laterales de la galería de avance y revistiendo igualmente

con tablas para posteriormente cimbrar y hormigonar la bóveda, mientras se ataca una

nueva galería , por detrás se excava en destroza, mediante maquinaria, con un cierto

desfase respecto a la sección de avance para realizar la excavación de los hastiales

por bataches contrapeados y situados de forma que soporten dos semianillos

contiguos de bóveda, por último se excava y hormigona la contrabóveda. De esta

manera cada anillo de avance o pase suele ser de 2,5 m. o menor en función de la

calidad y cohesión del terreno.

Los rendimientos que se obtienen por este método para los túneles de línea, suelen

ser de 2,5 metros por día y frente de trabajo con tres equipos (12 personas por equipo

en tres turnos). Los avances mensuales por frente de excavación se sitúan entre los

40 y 55 metrosMétodo clásico de Madrid o método de galería de clave es un método para la construcción de túneles. Se basa en los principios que permitieron la construcción, en 1828, del túnel del Charleroi en el canal que enlaza Bruselas y Charleroi. Se caracteriza por la progresiva excavación de los elementos que componen el túnel, de tal forma que se van retirando los elementos más estables del túnel evitando el hundimiento o la falta de estabilidad del frente. El método se denomina método clásico de Madrid por ser el método más empleado en la construcción de los túneles de metro. Se suele aplicar a túneles con un ancho máximo de unos 8 m libres más 3 m de ambos hastiales, es decir, de un máximo de 11 m.Este método consiste en realizar la excavación abriendo una pequeña galería en clave del túnel para ir ensanchándola poco a poco, protegiendo y entibando el frente, hasta permitir hormigonar toda la bóveda.  El primer elemento excavado es la bóveda del túnel (se suele denominar avance en bóveda ocalota). La bóveda se sostiene en el terreno mediante un entramado progresivo de madera. La bóveda se asegura con un encofrado y cuando está asegurada, la parte inferior se va excavando a medida que se va asegurando el avance. De esta forma la galería se va construyendo a medida que se avanza sin poner en riesgo a los trabajadores debido al hundimiento del túnel. Al abrir pequeñas secciones es posible solucionar cualquier problema que pudiera surgir de inestabilidad, puesto que la seguridad del método se basa en que se trabaja con un frente muy pequeño, normalmente inferior a 3 m2. Este método tiene la ventaja de estar muy comprobado en la práctica de la ingeniería civil, aunque su rendimiento es pequeño.

TUNEL CON METODO ALEMAN

Este método se usa sobre todo en túneles de grandes luces o cuando el terreno es

muy inestable.

METODO AUSTRIACO

Este sistema realiza una amplia excavación, ya que suele comprender la bóveda,

hastiales y contra bóveda, para después realizar el HORMIGONADO CON CARROS,

por lo que puede haber un frente abierto de más de 60 metros, lo que lo hace muy

peligroso en terrenos blandos, es por esto que el Método Austriaco ha sido prohibido

en Madrid, fue empleado por  última vez en la ampliación de la línea 6 del año 94 en

las cercanías de la estación de Príncipe Pío.

En estos métodos, el sostenimiento provisional no se consigue como en los métodos

clásicos con cuadros rígidos, sobredimensionados para soportar la presión del terreno

una vez se ha producido su deformación, sino incorporando un medio de

sostenimiento provisional más flexible, que se adapte al terreno y trabaje desde el

momento en que se efectúa la excavación. De este modo, se pretende que las

condiciones resistentes del macizo sufran la menor alteración posible, controlando

(con medidores de convergencia, extensómetros, etc.) las deformaciones del terreno

que se producen por descompresión al excavar y minimizando su magnitud por medio

de un gunitado del terreno excavado y de otras técnicas complementarias. Con ello se

pretende que el terreno colabore como elemento resistente con el recubrimiento

definitivo del túnel que en consecuencia resulta de bastante menos espesor que el que

se obtendría con un método tradicional.

 En este método toda la excavación se realiza con métodos mecánicos, recurriendo a

las excavadoras si se trabaja a sección completa o a máquinas  rozadoras.

TUNEL A CIELO ABIERTO O FALSO TUNEL

Se trata de la excavación en trinchera hasta el nivel de la base del túnel, donde se

ejecuta la contra bóveda, hastiales y bóveda. Para su realización se dispone de un

carro interior deslizante sobre el que se coloca el encofrado interior, armaduras y tapes

laterales y un pórtico grúa exterior deslizante que sirve para el izado de elementos.

IMPERMEABILIZACIÓN DE TÚNELES

El drenaje y la impermeabilización de los túneles tienen una gran importancia técnica y económica. Favorece la calidad y el “confort” de terminación y mejora las condiciones de mantenimiento del túnel. De este modo, la correcta elección de los materiales con respecto a las condiciones de un determinado momento y lugar es muy importante en la impermeabilización del túnel. Con ello se van a impedir filtraciones que pueden

dañar el revestimiento estructural, evitando la disgregación del hormigón y la corrosión de las instalaciones. Es necesario analizar las condiciones físicas y químicas del agua para garantizar que no deterioran el sistema de impermeabilización.

El sistema de impermeabilización dependerá directamente del caudal de agua infiltrado en el túnel. Estos caudales dependen de la geología, la climatología y la geomorfología. Los parámetros hidrogeológicos de más interés serán los siguientes: la porosidad, la permeabilidad, el gradiente hidráulico y la transitividad. Se pueden distinguir tres tipos de impermeabilización, dependiendo del agua contenida en el macizo donde se excava:

Si el agua hace presencia en la franja capilar, se deberá impermeabilizar en toda la construcción subterránea, pues se deben cerrar los poros para evitar que la humedad llegue al interior por capilaridad. Se pueden usar pinturas impermeables y con menos frecuencia, membranas.

En el caso de zonas saturadas, de debe desviar el agua para que no genere presiones. Se recoge el agua en un drenaje longitudinal del túnel. Se usan morteros hidrófugos o bien membranas o láminas impermeables.

En aguas subterráneas se usa una impermeabilización flexible, cerrada y resistente a la presión de dicha agua. Se usan membranas o láminas impermeables y con menor asiduidad morteros hidrófugos.

CONSTRUCCION DE FALSO TUNEL ENTRE PANTALLAS

Un falso túnel es una infraestructura que se construye cuando un obstáculo natural de escasa altura debe ser atravesado por una línea ferroviaria o por una carretera, de forma que no resulta conveniente perforar un túnel debido al escaso recubrimiento y al

riesgo de que la construcción de una trinchera convencional pueda provocar desprendimientos. En otras ocasiones, la construcción de falsos túneles se justifica simplemente en la necesidad minimizar el impacto ambiental de la vía de comunicación, especialmente cuando el trazado pasa cerca de zonas urbanas.Una forma de construir un falso túnel consiste en ejecutar unas pantallas, bien con pilotes o con una hidrosfera. Tras esas pantallas laterales, se ejecuta la losa de cubrición para formar el techo del túnel. Una vez fraguado el hormigón de la losa, se puede proceder a trabajar bajo tierra, vaciando la caverna generada entre las pantallas y la losa, hasta el nivel del suelo del túnel. La ejecución de pantallas con pilotes consiste en hacer “taladros” consecutivos, que luego son rellenados con acero y hormigón. Si utilizamos una hidrosfera el principio es el mismo, solo que la perforación es rectangular.Si el falso túnel se realiza a una profundidad mayor de 5-10 m es necesario ejecutar losas intermedias, para garantizar la integridad de las pantallas laterales. Este método es muy seguro, habiéndose realizado bastantes kilómetros de todo tipo de túneles, por ejemplo en Madrid, tanto de metro (línea 11 en la avenida de Abrantes, línea 1 en la Calle Congosto…) como de cercanías (Pasillo verde, Getafe…) sin incidentes a reseñar. Incluso en terrenos particularmente complicados como es la vega de los manzanares este método ha dado un gran rendimiento en la ejecución del soterramiento de la M30.4

CONSTRUCCION DE TÚNELES SIN VOLADURA

Las denominadas tuneladoras de doble escudo son máquinas que presentan características tanto de topo como de escudo. Se trata de un escudo telescópico articulado en dos piezas diseñado para el sostenimiento del terreno cuando avanza la excavación del túnel. Su principal característica es su doble sistema de propulsión independiente, el primero para el escudo y el segundo para el topo.Es una máquina muy versátil, pues permite excavar tanto la roca dura que los escudos propiamente dichos no podrían perforar, con rendimientos parecidos a los de los topos. Pero además, permite la excavación en terrenos inestables y heterogéneos que los topos no podrían ejecutar por sí solos. Por tanto, se trata de la mejor solución para macizos con tramos de geología variable suelo-roca.

ROSADORA O MINADOR DE EJE TRANSVERSAL (RIPPING)

Las rozadoras o minadores son máquinas autoportantes en las que la excavación se efectúa por la incidencia del útil de corte con el terreno. Tienen además los elementos necesarios para recoger el material excavado y descargarlo sobre el medio auxiliar previsto para su evacuación.

La excavación con rozadora es eficaz en rocas blandas o muy alteradas, terrenos de tránsito o suelos de cierta cohesión y estabilidad. En suelos heterogéneos tienen la ventaja de poder adecuar y dirigir el esfuerzo de la máquina a la resistencia del terreno en cada punto.Las rozadoras de ataque frontal (“ripping”, en inglés) hacen girar el cabezal alrededor de un eje horizontal, perpendicular al brazo de la máquina. Este tipo de máquinas son las más usuales en las obras civiles. Intervienen tres fuerzas en el arranque por parte de las picas. El par de corte es proporcionado por el motor que acciona la cabeza de corte. La fuerza horizontal se ejerce con el giro del brazo y la fuerza vertical con el peso de la rozadora. Aprovecha bien el empuje en la dirección perpendicular al frente del túnel. El tipo de pica más común es la pica cónica.

TUNEL IIYAMA JAPON

El Nagano_  sección de Kanazawa tiene cinco túneles el más largo es el túnel Iiyama 2,2 kilometros, y un número de puentes principales ríos que atraviesan. Hay seis estaciones intermedias incluyendo Joetsu, Itoigawa y Toyama.