revista 2014 aetos túneles

7/24/2019 Revista 2014 AETOS Tneles

1/108

MONOGRFICO TNELES

Impermeabilidad y calidad general del

revestimiento en los tneles construidos

con TBM. El proyecto bitubo de Bolaos

de la lnea de AVE a Galicia

Felipe Mendaa y Juan Pablo Villanue

Rehabilitacin de los tneles de Nivares (Asturias) por laspatologas derivadas del depsito de sales carbonatadasen su sistema de drenaje porCesar Fernndez-Nespral,Carlos Oteo y Pedro R. Sola

Estabilidad del frente de excavacin de un tnel en terrenosheterogneos: aplicacin al caso de Madrid porSalvadorSenent Domnguez y Rafael Jimnez Rodrguez

Nmeromonograco

en colaboracincon AETOS

La revista de los

Ingenieros de Caminos,

Canales y Puertos

3557 SEPTIEMBRE 2014


2/108


3/108

ROP 3557 | SEPTIEMBRE 2014 3

La necesidad de establecer comunicaciones vitales parasatisfacer las demandas de personas y empresas en territorios

cada vez ms densamente urbanizados est llevando a lasdistintas administraciones a promover y desarrollar todo tipode infraestructuras. Esta tendencia, claramente observableen pases en vas de desarrollo, es todava ms acusada enlos pases ya desarrollados en los que el ritmo de crecimientoeconmico convierte, en relativamente poco tiempo, enobsoletas las redes de comunicacin existentes. Estos nuevosproyectos vienen a superponerse con las infraestructuras

ya presentes en entornos cuya supercie est densamenteconstruida, lo que inevitablemente est llevando al desarrollode un urbanismo subterrneo para hacerlo compatible conlos usos actuales del suelo. Todo ello hace de la construccinsubterrnea una componente cada vez ms presente enlas nuevas obras, aumentando la demanda de empresas

constructoras y de proyectos capaces de acometer con garantay solvencia tcnica las obras de tneles que, por su mayorcomplejidad, requieren un nivel de especializacin que noest al alcance de cualquiera.

An instalados en la profunda crisis econmica que se inicia nales de 2008, las grandes constructoras espaolas hanconseguido mantenerse heroicamente a ote, gracias, sobretodo, a los enormes activos conseguidos en las dos dcadasprecedentes: los nales de los 90 y los primeros aos delsiglo XXI, cuando Espaa era uno de los primeros pases delmundo en infraestructuras, cuando las principales ciudades(Madrid, Barcelona, Valencia, Sevilla, Mlaga...) ejecutabancientos de kilmetros de metro, cuando Fomento multiplicabaexponencialmente los proyectos de alta velocidad por todala geografa espaola y cuando en la capital de Espaa, en elincreble plazo de dos aos, se ejecutaba la remodelacin dela M-30, con la construccin de los tneles del baips sur yel soterramiento de ms de siete kilmetros en el arco oestede la antigua autova, y todo ello en el corazn de una ciudadconsolidada, a la que se ha hecho un regalo que parece unmilagro: el maravilloso parque de Madrid Ro, enclavado enel mismo lugar por el que circularon durante dcadas y todosdas del ao ms de un milln de vehculos a gran velocidad.

En este sentido, las empresas espaolas ocupan un lugardestacado en el mercado internacional gracias a que la largaexperiencia adquirida en el pasado en el mercado nacional lesha permitido dotarse de unos recursos humanos y tecnolgicos

muy avanzados particularmente en el campo de los tneles y lasobras subterrneas. En un momento como el de la coyunturaeconmica actual en que la inversin pblica en Espaa se hareducido drsticamente, las empresas del sector han buscadonuevos mercados diversicando su presencia geogrca. Laconrmacin del xito de esta estrategia viene dada por el hechode que estn ganando peso en el mercado exterior, y la presenciainternacional es una realidad atestiguada por el rankingrecinpublicado por el Engineering News Record en el que tresempresas espaolas de construccin e ingeniera estn entrelas 20 primeras del mundo con mayor proyeccin internacional.

Es indudable que el sector nacional de construccin estcosechando el esfuerzo de crecimiento realizado en nuestro

pas en las ltimas dcadas, donde el protagonismo de lasobras subterrneas ha sido evidente.

Aunque los tiempos sigan siendo complicados, AETOS(Asociacin Espaola de Tneles y Obras Subterrneas)persiste incansable en el logro de sus objetivos: promoviendoel estudio y la investigacin de las obras subterrneas,facilitando el contacto entre profesionales y la colaboracinentre organizaciones anes, ofreciendo apoyo y asesoramiento

y creando recursos destinados a fomentar y mejorar laconstruccin de tneles y dems obras subterrnea. Enesta lnea, destaca la actividad de AETOS para potenciar laformacin de los profesionales, que se concreta en el Msteren Tneles y Obras Subterrneas, organizado en colaboracin

con el colegio de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertosy con la Fundacin Agustn de Betancourt; con su ltimaedicin, sern ya ms de 200 los titulados, ingenieros deCaminos mayoritariamente, pero tambin de minas, gelogos

y otros tcnicos los que han completado su formacin conuna especialidad que les dotar de unos conocimientos muy

valiosos a la hora de competir en el mercado laboral en unmomento en que la obra subterrnea muestra una pujanzaimparable en todo el mundo.

En este contexto, me resulta especialmente grato poderpresentar un nuevo nmero especial de la Revista deObras Pblicas, el sexto monogrco que se edita, fruto delacuerdo suscrito para la difusin de grandes proyectos deinfraestructuras de tneles y obras subterrneas. Notablesreferentes de la ingeniera espaola rman los artculos quecomponen este nmero: el modelo Madrid es analizado porF. Dez y C. Oteo en un concienzudo trabajo enfocado a laestimacin de asientos producidos en tneles ejecutadoscon tuneladoras EPB de gran dimetro; R. Jimnez y S.Senent estudian la estabilidad del frente de excavacinen terrenos heterogneos; el artculo de S. Lpez,Diseossmico de tneles es de indudable inters para proyectosen zonas inestables desde el punto de vista sismolgico; M.Romana reexiona sobre los tneles de desvo de la presade La Yesca, en Mxico, mientras que F. Mendaa aportaun extenso artculo sobre los tneles de Bolaos, dentro delos accesos del AVE a Galicia, quiz la obra subterrnea msrepresentativa que se est haciendo a da de hoy en Espaa;

Davor Simic analiza la relacin entre la presin del frente delas tuneladoras y los asientos inducidos y nalmente PedroSola y C. Oteo resumen los trabajos de rehabilitacin de lostneles de Nivares (Asturias). Trabajos todos ellos de graninters y utilidad para los profesionales que quieran manteneractualizados sus conocimientos en obra subterrnea, quizla que tiene un futuro ms viable, por su sostenibilidad y porel asombroso avance en el desarrollo de nuevas tecnologas.

Manuel Arniz Ronda

Presidente de AETOS

EDITORIAL


4/108

ROP 3557 | SEPTIEMBRE 2014

SUMARIO

4

EDITORIAL

La revista decana de la

prensa espaola no diaria

DirectorAntonio Papell

Redactora JefePaula Muoz

FotografaJuan Carlos Grgoles

PublicidadMM Mass MediaHermosilla 64 6B

T. 91 431 08 39

Imprime

Grcas 82

Depsito legalM-156-1958

ISSN0034-8619

ISSN electrnico1695-4408

ROP en internethttp://ropdigital.ciccp.es

Suscripcioneshttp://ropdigital.ciccp.es/[email protected]

T. 91 308 19 88

EditaColegio de Ingenieros deCaminos, Canales y PuertosCalle Almagro 4228010 - Madrid

7 Impermeabilidad y calidad general del revestimiento en lostneles construidos con TBMPrimera aplicacin en Europa del relleno del espacio anular conbicomponente en los escudos no presurizados. El proyecto

bitubo de Bolaos de la lnea de AVE a GaliciaFelipe Mendaa Saavedra y Juan Pablo Villanueva Beltramini

31 Rehabilitacin de los tneles de Nivares (Asturias) por laspatologas derivadas del depsito de sales carbonatadas en

su sistema de drenajeCsar Fernndez-Nespral Prez, Carlos S. Oteo Mazo yPedro R. Sola Casado

55 Nuevo modelo Madrid para la estimacin de asientosproducidos en tneles ejecutados con tuneladoras EPB de

gran dimetroFernando Dez Rubio y Carlos S. Oteo Mazo

TNELES


5/108


REVISTA DE OBRAS PBLICAS

3557FUNDADA EN 1853 | SEPTIEMBRE 2014

AO 161

5

Consejo de Administrac

Preside

Miguel Aguil Alo

Voca

Juan A. Santamera SncJos Manuel Loureda Mant

Jos Javier Dez RoncJuan Guillamn lva

Luis Berga CasaRoque Gistau Gis

Benjamn Surez ArrJos Antonio Revilla Corte

Francisco Martn CarraRamiro Aurn Lop

Comit Edito

Pepa Cassinello PVicente Esteban Chapa

Jess Gmez HermConchita Lucas Serr

Antonio Serrano Rodrg

Foto de port

Vista nocturna del emboqsur del tnel de Paja

(Cortesa de A

Fotos del sumCortesa de AD

Herrenkne

69 Los tneles de desvo de la presa de La Yesca (Mxico)Manuel Romana Ruiz

77 Diseo ssmico de tnelesSusana P. Lpez Garca

85 Estabilidad del frente de excavacin de un tnel en terrenosheterogneos: aplicacin al caso de MadridSalvador Senent Domnguez y Rafael Jimnez Rodrguez

95 Operacin de tuneladoras de frente cerrado: inuencia delas presiones del frente en los asientos inducidosDavor Simic Sureda


6/108


7/108


TNELES

Impermeabilidad y calidad general del revestimiento en

los tneles construidos con TBMPrimera aplicacin en Europa del relleno del espacio anular conbicomponente en los escudos no presurizados. El proyectobitubo de Bolaos de la lnea de AVE a Galicia

Felipe Mendaa SaavedraDoctor ingeniero de Caminos, Canalesy Puertos

Resumen

En septiembre de 2013 se public en esta revista un primerartculo sobre las caractersticas tcnicas y los ensayos previosllevados a cabo para usar bicomponente, el nuevo materialpara rellenar el espacio anular (elgap) existente entre el escudoy el terreno por primera vez en Europa en una TBM del tipoescudo no presurizado.

Una vez terminados los estudios y ensayos previos, se realizun ensayo a escala real en la misma mquina montada enla obra, con resultado satisfactorio. En consecuencia, ADIFpropietario del proyecto de la lnea ferroviaria de alta velocidadal noroeste de Espaa dio su aprobacin nal a la adaptacinhecha al escudo HK S-805, as como al uso del bicomponenteen la construccin de los tneles gemelos de Bolaos.

En el artculo se exponen las caractersticas de lasinstalaciones de obra as como las del sistema de control debicomponente y procedimiento de su aplicacin, continuandocon el desarrollo de los trabajos de construccin de los casi4.000 m construidos satisfactoriamente (de un total de 6.500m) hasta el 31 de mayo de 2014 en el tnel de la va derecha.

El articulo hace una mencin especial relativa al problema delas importantes aportaciones de agua del terreno, resueltopor el uso de bicomponente, aadiendo el procedimientoempleado para reducir las pequeas ltraciones residualeshasta su secado total.

Palabras clave

Tamao real, escudo simple, doble escudo, aportaciones deagua, gelicacin

Abstract

In September 2013 this magazine published a first

article about the technical characteristics and previous

tests made to use Bicomponent, the new material to

fill-up the annular void (the gap) between the shield

and the terrain, for the first t ime in Europe in a Sing le

Shield TBM.

Once the previous studies and tests were finished, a

full scale testing was made on the TBM itself, with a

satisfactory outcome. As a result ADIF, the owner of the

new high speed ra ilway Project to NW Spain, gave its

final approval to the adaptation of the Single Shield HK

S-805, and to use Bicomponent for the construction of

the Bolaos twin tunnels.

This article explains, firstly the Site Installations

characteristics, as well as the ones of the bicomponent

control system and its application procedure, and

secondly the development of the construction works

along the near 4,000 m (of a tota l 6,500 m length) of the

right t rack tunnel satisfactori ly built up to the end of May2014.

Special mention is made about the significant water

inflows which has been solved by us ing Bicomponent

and an additional procedure to reduce the small

filtrations up to its total drying.

Keywords

Full scale, single shield, double shield, water inows, gelling

7 a 29/7

Juan Pablo Villanueva BeltraminiIngeniero de Caminos, Canales yPuertos


8/108


FELIPE MENDAA SAAVEDRA YJUAN PABLO VILLANUEVA BELTRAMINI

1. Introduccin

El relleno delgapmediante bicomponente, frente el morterohabitual, tiene por objeto inyectar una lechada de bentonita-cemento uida que, al mezclarse con un silicato y despusde rellenar el citadogap, gelica en torno a los 8 a 16 se-gundos de su salida por las lneas de ambos componentesimpidiendo la circulacin de agua del macizo por el trasdsde los anillos, causa del lavado asociado a los morterostradicionales.

El nuevo procedimiento, que viene utilizndose con xito enlos escudos presurizados desde 2005, se est aplicandopor primera vez en Europa a un escudo no presurizado, el

simple escudo Herrenknecht S-805, con el que se estconstruyendo el primero de los tneles gemelos de Vilario-Campobecerros (o tneles de Bolaos) de la Lnea de AVE aGalicia. El escudo fue adaptado a esa nueva tcnica, parainyectar el bicomponente por todas las lneas del escudode cola de la mquina, simultneamente con el avance, enforma similar a la de los escudos presurizados.

La presente comunicacin, que tiene como objeto difundiren Espaa, en la forma lo ms completa y realista posible,las ventajas del nuevo sistema en los escudos no presuri-zados, responde principalmente a dos cuestiones, de lasque la primera es complementar, con la puesta a punto a

nivel de obra, lo ya publicado en la Revista De Obras Pbli-cas (n 3546, de septiembre 2013), rgano del Colegio deIngenieros de Caminos, Canales y Puertos, y repetido enel Libro 20 (captulo 7) de la Coleccin Ingeo/Tneles queviene manteniendo la E.T.S.I. de Minas de la UPM.

Y la segunda, es sealar otra ventaja del bicomponente, degran importancia para los escudos no presurizados (seaun doble escudo o un escudo simple) TBM que siguensiendo imprescindibles en proyectos en macizos de rocasduras y muy duras con tramos de dicultad extrema parael avance, sea por el squeezing de las zonas en falla, o

por los tramos de roca muy fracturada con grandes presio-nes sobre el escudo, debidas a recubrimientos elevados.Pues bien, cuando hay que recurrir a esos tipos de escu-do, el sistema bicomponente es la mejor solucin tcnicaexistente hasta la fecha, para resolver los incidentes porauencias de agua signicativas, que hacen imposible lo-grar revestimientos de impermeabilidad similar a los de lasTBM presurizadas, evitando los inconvenientes que para e lcorrecto funcionamiento de las instalaciones de un tnelde transporte en explotacin, as como para la durabilidad

de su obra civil, supone una impermeabilidad deciente

del revestimiento.

2. Fabricacin y almacenamiento del bicomponente

2.1. Dosicacin inicial

A partir de los criterios establecidos como resultado delos ensayos previos (a los que nos hemos referido en laspublicaciones anteriores) la dosicacin por m3de mezclaa inyectar, inicialmente adoptada para la puesta a puntodel sistema en obra fue la siguiente1:

Com. A

Cemento III/B 32.5 N/SR 300 kg/m3

Bentonita CV 15 CLARIANTde SD-CHEMIE2

40 kg/m3

Retardante/Estabilizante(Tipo Meyco GA-925)

3 kg/m3

Agua 845 kg/m3

1.188 kg/m3

Com. B

Silicato Sdico Master RockMEYCO ASA 430: (6 % s/pesode los aglomerantes3)

18-20 kg/m3

2.2. Fabricacin y almacenamiento del com. A

La figura 1 siguiente representa el esquema de la Plantade fabricacin de este Componente, que se mont enel exterior del Tnel. Desde ella se bombea al interior lamezcla fabricada, por medio de una bomba de emboloSCHWING KSP-25 HD a travs de una tubera de 2,que se va prolongando segn lo requiere el avance. Elcom. A bombeado se va depositando en los tanques dealmacenamiento situados en el back-upque se ven enla figura 2.

Para conseguir un mezclado homogneo y con las propie-

dades adecuadas para el trasiego del material de rellenohasta los tanques delback-upde la tuneladora, as comopara su posterior inyeccin al hueco anular del anillo, enla fabricacin de este componente se procede de la formasiguiente:

Por una parte, se mezcla con agua la bentonita para llevara cabo su prehidratacin, utilizando para ello una turbo-mezcladora MTW 1300 durante unos tres minutos. Unavez hidratada la bentonita se almacena en dos depsitos

8 / 7 a 29


9/108


IMPERMEABILIDAD Y CALIDAD GENERAL DEL REVESTIMIENTO

EN LOS TNELES CONSTRUIDOS CON TBM

Fig. 1. Esquema de la

planta de fabricacin y

transporte del com. A

Fig. 2. Tanques de

com. A en elback-up

de la tuneladora

7 a 29/9


10/108


de 189 m3/ud, desde los que se pasa al depsito agitador

de 4 m3de la planta de dosicacin y amasado de la pastade cemento.

Por otra parte, se prepara la mezcla de cemento y aguaen una amasadora de 2 m3de capacidad durante unos 4minutos al cabo de los cuales se aade la bentonita. Lamezcla nal inyectable (elgrout) se trata en el agitador de4 m3mencionado para conseguir un producto homogneoque se pasa a un deposito general de la planta de 20 m 3de capacidad, dotado tambin de agitador desde el quese bombea al interior del tnel.

Mediante la bomba de mbolo (KSP-25 HD en la gura 1),el com. A se transere a los dos tanques de almacenamien-to de la TBM que cuentan con unas aspas de agitacin delproducto para facilitar el aumento de uidez de la mezclaeliminando partculas de aire y ayudando a mantener es-tables sus caractersticas antes de ser bombeada pararellenar el trasds del anillo segn este va saliendo delescudo de cola de la TBM.

Cada uno de dichos tanques (gura 2) tiene una capacidadde 14 m3que se j con el objeto de dimensionar sobra-damente el volumen del almacenamiento del com. A enel frente, para poder atender sin problemas tanto el ritmo

mximo del avance como las posibles sobreexcavacionesdebidas a la presencia de accidentes geolgicos, o lossobrecortes, consecuencia de la orientacin de las forma-ciones de pizarras, todo ello adems de poder responder

Fig. 3. Lneas y caudalmetros de

salida de los tanques de com. A

al mismo tiempo a la reinyeccin a lo largo del back-up

de los rellenos de los anillos que lo precisen.

De acuerdo con lo anterior, los dos tanques estn conec-tados entre s y cada uno tiene tres bombas de husillo,montadas bajo el mismo. Las seis bombas envan el com.A, cada una por una lnea independiente, rel lenando eltrasds del anillo, a medida que va saliendo el escudo decola. En serie con las bombas de husillo estn montadoslos respectivos caudalmetros para controlar el volumende componente que se inyecta por cada una de las l-neas, tanto del com. A como del com. B, como se ve enla gura 3.

En la gura 4 siguiente estn representadas las posicionesen el escudo de cola de las seis salidas algap de las lneas1 a 6 del sistema, una vez ya unidos los dos componentescomo indican los detalles adjuntos a la gura.Las caractersticas de las bombas de husillo (ver gura 5)del com. A son las siguientes:

Potencia elctrica: 7,5 KW por ud.

Caudal mximo de inyeccin: 115 l/min por ud.

Con estas capacidades de inyeccin del com. A, el volumenmedio por anillo puede rellenarse en unos 20 a 30 minutos,dependiendo de su magnitud. Por otra parte, en general lasdos salidas inferiores (lneas L3 y L4 de la gura 4) son por

10 / 7 a 29



11/108




las que se inyecta el menor volumen del relleno debido a suposicin. A ellas le siguen las dos lneas intermedias (L2 yL5), que suman un volumen ligeramente superior al de las

anteriores, de forma que por las dos lneas superiores (L1y L6) suele inyectarse algo ms de la mitad del volumentotal del mdulo4.

El PLC del sistema facilita una informacin muy detallada entiempo real, que puede imprimirse segn se produce, y dela que se incluye una muestra parcial en la gura 6 (arriba:grcas de las presiones de inyeccin en las lneas L3 y L4;y abajo: presiones medias y volmenes totales inyectadospor las 6 lneas).

Fig. 4. Salidas de las 6 lneas de inyeccin en el escudo

de cola y detalles de las mismas

Fig. 5. Bomba de husillo

para inyeccin de

componentes

7 a 29/11


12/108


Fig. 6. Muestra de la

informacin facilitada

por el sistema en tiempo

real relativa al anillo 300

2.3. Almacenamiento del com. B

El com. B se deposita, mediante una bomba de trasie-go, directamente del bidn de suministro (de 1.000 litros)situado en el tren al depsito del back-upde la TBM, demayor capacidad (unos 3.000 litros), del que se alimentan

directamente las bombas de husillo de dicho com. B atravs de sus seis lneas hasta el punto de encuentro conlas del com. A a partir del cual, la mezcla de ambos llegapor un tramo muy corto a las respectivas salidas al gapindicadas en la gura 4.

12 / 7 a 29



13/108




Fig. 7. Depsito del com. B

en elback-up

Fig. 8. Disposicin de los equipos del sistema bicomponente montados en elback-updel escudo

7 a 29/13


14/108


Este com. B, que es simplemente un silicato, tiene las si -

guientes propiedades:

Modica la consistencia lquida del com. A hasta dejarlaprcticamente con un gel, con gran tixotropa.

Acelera el fraguado del com. A con el que se ha inyectado.

Tanto la modicacin de la consistencia como el efecto queproduce como acelerante de fraguado pueden ser controla-dos por medio de la dosicacin del producto.

La dosicacin permite tambin regular las resistencias

iniciales deseables.La inyeccin de com. B se hace por bombas de husillosimilares a la de la gura 5 anterior, y sus caractersticastcnicas son:

Potencia elctrica: 1,5 kW por ud.

Caudal mximo de inyeccin: 17 l/min por ud.

2.4. Disposicin de los equipos en el back-up de la tune-

ladora

Los equipos del sistema bicomponente se han montado en

los Remolques n 5, 6 y 7 delback-upde la TBM, al nivel dela va central y a ambos lados de la misma, para dar paso alas composiciones que transportan las mesillas con dovelas(2 mesillas por anillo), carriles y materiales varios destinadosal frente.

La disposicin de los tanques de los componentes A y By de las bombas K&B de inyeccin correspondientes estrepresentada en la gura 8 anterior.

3. Sistemas de inyeccin del bicomponente

El sistema de inyeccin de bicomponente de la TBM dispone

de tres modos de funcionamiento: automtico, semiautom-tico y manual o de mantenimiento.

3.1. Lneas bsicas del funcionamiento del sistema y modo

de funcionamiento automtico

En el modo de funcionamiento automtico que es la base dediseo del sistema, la inyeccin del espacio anular se realizadentro de un rea jada previamente por los lmites inferiory superior de presin (parmetros de regulacin: presinmnima y mxima) n 2 y 1 en la gura siguiente.

Dentro de esta rea de presiones se regula la velocidad de

las bombas. Dicha velocidad es calculada por el sistema apartir de la velocidad de avance de la TBM y el espacio anulara llenar, estimando as el volumen a inyectar y haciendo a lavez su distribucin automtica entre las lneas seleccionadas,a lo largo del avance.

La mezcla porcentual del componente B es automtica (jadapreviamente en la pantalla de introduccin de parmetros)y se indica en el sistema de visualizacin (parmetros vo-lumen).

A continuacin, se describe el proceso de funcionamiento del

sistema segn se encuentren las bombas en un rea u otradel rango de presiones del esquema de la siguiente gura 9.

(1) Presin mxima prejada para el trabajo.

(2) Presin mnima prejada para el trabajo.

(3) Parada Del Sistema: se ha rebasado la presin lmite

superior.

(4) Detencin de avance de la TBM: se ha pasado a trabajar

por debajo de la Presin lmite inferior.

Figura 9. Esquema de las presiones de t rabajo programadas

14 / 7 a 29



15/108




En cuanto a las diversas posiciones de las presiones de trabajo,

ha de tenerse en cuenta:

A y B1) Las bombas son reguladas automticamente por el sis-tema en funcin del volumen calculado y la mezcla de los doscomponentes rellena el espacio anular. Como la presin en elespacio anular est dentro del entorno de presin de trabajo(presiones mnima/mxima) el caudal se mantiene constante.

C) Si el espacio anular se reduce o si se frena el avance, enton-ces el caudal preestablecido es muy grande y la presin subepudiendo rebasar el valor lmite superior de presin. Ahorabien, si el caudal se reduce paso a paso hasta que la presin

est de nuevo entre los dos valores lmite, el sistema vuelve aactivar el proceso.

D) Si la presin superior al valor lmite llega a producir laparada del sistema las bombas se detienen automtica-mente. Los conductos del com. B se aclaran con agua aalta presin. Los conductos del com. A se aclaran con com.A. Tan pronto la presin ha bajado a un valor admisible sereinician el bombeo.

B2) Si el espacio anular aumenta o si se acelera el avance, en-

tonces el caudal preestablecido es muy pequeo y la presinbaja pudiendo llegar a trabajar por debajo del valor de lmite

inferior establecido. Si el caudal aumenta paso a paso hastaque la presin est de nuevo entre los dos valores lmite, elproceso contina.

E) Pero si la presin en el espacio anular se mantiene inferior alvalor 4 no se garantiza el relleno completo del espacio anularporque el caudal es muy pequeo. El avance de la TBM sedetiene automticamente hasta que se vuelva a alcanzar elvalor lmite inferior de la presin, ya que las bombas siguenaportando bicomponente.

Ahora bien, como en el modo automtico, no se puede regular

la presin de las lneas independientemente, los parmetrostericos de los lmites de presin se corregirn al terminar elanillo, si fuera necesario.

3.1.1. Introduccin de los parmetros de regulacin del sistema

Antes del comienzo de la excavacin, se introduce en la pantallade parmetros el valor terico de la seccin del hueco anular arellenar, para que el autmata pueda ajustar el caudal de cadalnea en funcin a la velocidad de la TBM. La frmula empricaempleada es del tipo:

Q (l/min) = K x S (m2) x V (mm/min)

Existe un segundo factor de correccin en (%) para asegurarel posible hueco de las irregularidades del terreno o posiblessobreexcavaciones detectadas en el avance del mdulo (quese conocen por las pesadas de control de su excavacin rea-lizada seis o ms ciclos antes). Este valor se ja igualmentey es el llamado ndice corrector de la cantidad a inyectar.

En esta misma pantalla de parmetros se jan los valores depresiones mximas y mnimas de funcionamiento de cada unade las lneas de inyeccin de la tuneladora, parmetros que sedenominan tambin presin de regulacin mnima y mxima.

Existe una tercera correccin por lnea por medio de dosparmetros adicionales: un parmetro lmite de desconexinde avance que es la presin mnima en cada lnea para queel avance se pueda activar y, por ltimo, otro valor de desco-nexin del sistema que controla el atasco de cualquier lneapor sobrepresin y detiene automticamente el bombeo pordicha lnea, que se reactiva una vez hecha la limpieza de lamisma.

Por ltimo, hay que introducir otro parmetro, el porcentajedel com. B en relacin con el volumen del com. A.

El tiempo de limpieza de las lneas de mortero se realiza auto-mticamente, al parar de inyectar por una lnea, valor que seintroduce en la casilla de tiempo de aclarado com. B.

En la pgina siguiente, se puede observar la pantalla de in-troduccin de parmetros.3.1.2. Desarrollo del proceso de inyeccin

Al iniciar la excavacin se arrancan las bombas de inyeccinde bicomponente (A y B) con la consigna de inyeccin decaudal segn la velocidad de la TBM.

En la pantalla de control se puede visualizar el caudal decada lnea, as como la presin de inyeccin a la que seest trabajando.

La regulacin de presiones se realiza segn los parmetrosintroducidos anteriormente.

Al lado de cada lnea de caudal existe una casilla que reejael volumen inyectado (en tiempo real) por cada lnea, ascomo el total de la inyeccin.

7 a 29/15


16/108


Fig. 11. Pantalla del Operador del Sistema

16 / 7 a 29

Fig. 10. Pantalla de parmetros

Cuadro 1. Ejemplo de tabla de presiones



17/108




A instancias de la direccin de obra de ADIF, la UTE solicito de

Herrenknecht la inclusin de un grco con el volumen tericosegn la longitud de avance en el cual se reeja tambin elvolumen real para que el operador pueda ver la diferencia.

En caso de que alguna de las lneas alcance la presin m-nima desconexin del avance el avance se detendr hastaconseguir la presin mnima de arranque en la lnea, lo quepermitir reanudar el avance o excavacin.

La visualizacin del control de inyeccin del relleno se hainstalado tambin en la cabina del piloto de la TBM, paraque de esta manera tenga informacin sobre la inyeccin del

bicomponente, pero en todo caso tienen prioridad total lasdecisiones del operador de la inyeccin de bicomponente. Acontinuacin, se puede ver la pantalla de trabajo del opera-dor de la inyeccin o mejor dicho, del operador del sistema.

3.1.3. Control del volumen de inyeccin

El volumen terico de relleno delgap(Gteo.) para un anillode 1,6 m es de 9,75 metros cbicos, en consecuencia sepodra considerar que con ese volumen inyectado elgapdelos anillos quedara completamente relleno. Debido al hechode que la excavacin no es perfecta, se tiene que establecerun sistema que asegure el control de llenado, aparte de loscontroles volumtricos que sern los de referencia.

Dependiendo de la posicin de cada lnea de inyeccin,sta tendr que vencer una presin equivalente al circuitode la propia lnea ms la altura de mortero inyectado enel trasds. Las presiones de referencia por sector para elcontrol de llenado del gapse establecern mediante unatabla de presiones5.

3.1.4. Validacin de la inyeccin del anillo

El volumen total de la inyeccin ser igual a la suma acu-mulada de todas las lneas de inyeccin, teniendo en cuenta

que estos volmenes sern distintos debido a la situacinde cada una de las lneas (las situadas en la parte inferiorse llenan antes y tericamente su volumen ser menor quelas situadas a ms altura). El corte de inyeccin debe serpor presin en todas las lneas asegurando as el perfectorelleno del hueco del trasds y evitando que el morterocircule hacia el escudo y rueda de cor te.

En los casos en los que el control de pesada del materialexcavado se encuentre entre el 0,9 y el 1,1 del peso terico

estimado, se considerar la inyeccin concluida (en el anillo

montado correspondiente) cuando el volumen inyectado enel anillo supere el 0,8 del valor terico (0,8 * Gteo) siempre quelas presiones de inyeccin hayan estado dentro de los rangosestablecidos6.

En el Cuadro 2 siguiente se indican los datos de una pesadaterica en pizarras excavando a seccin completa.

Longitudavance

DensidadMaterial

Peso en Toneladas

TericoMnimo10 %

Mximo10 %

1,60 2,70 299,29 365,79 332,54

Cuadro 2. Datos de pesadas en pizarras (plena seccin)

En el caso de que el volumen excavado supere el 1,1del peso terico, ser preciso evaluar un nuevo valor dereferencia del Gteo en funcin del estudio de la posiblefracturacin de la zona atravesada. El criterio de inyec-cin ser el mismo del caso anterior pero relacionadocon el nuevo valor de Gteo. Es aplicable la misma nota(4) anterior.

Se establecer un control, por turno, del material inyectado

(G total turno). Este valor se comparar con el volumen teri-co que se debera haber inyectado (G total turno/ N nmeroanillos turno = Greal) con el mismo criterio de aceptacinindicado (Greal 0,8 * Gteo).

Adicionalmente se pueden obtener testigos del trasdsde la dovela a efectos de comprobacin del relleno delgap.Este mtodo se realiz de forma sistemtica en los primerosmetros de la excavacin del tnel, en la zona del pretnelejecutado por mtodos convencionales, para lo cual, y comodato de partida, se estableci un control de testigos cada6 anillos.

Por ltimo, con motivo de las auencias de agua, tambinse han extrado testigos en otras zonas del tnel, trabajosque, al igual que las inyecciones para corregir dichas auen-cias, se han realizado exclusivamente a travs de los oriciosde inyeccin de las dovelas (ver gura 12).3.2. Modo de inyeccin semiautomtico del bicomponente

En el modo de inyeccin semiautomtico, el operador po-dr regular los parmetros de inyeccin en funcin de cada

7 a 29/17


18/108

situacin, es decir, tomando como referencia la carrera de

los cilindros de avance (y, por tanto, el hueco generado) y lavelocidad de avance de la TBM.

Podr modicar el caudal de cada lnea para ajustar el vo -lumen en cada momento a inyectar en base a las presionesinstantneas de las bombas. Para esta operacin existen

los potencimetros digitales del panel de control con la no-menclatura revoluciones.

Esta regulacin se hace en % respecto del caudal nominalde las bombas que son de 115 l/min para el com. A y de17 l/min para el com. B.

Para este proyecto se ha implementado una grca com-parativa donde se reeja en tiempo real el volumen teri-

co frente al real inyectado para poder controlar en cadamomento el estado de relleno de la excavacin.

3.3. Procedimiento de reinyeccin de bicomponente

El procedimiento a aplicar para establecer si un anillo o pa-quete de anillos tiene que ser reinyectado (aunque no apa-rezcan signos de presencia de agua) es el siguiente:

Si el volumen inyectado en un paquete de tres anillos con-secutivos es inferior al 0,8 % del terico de cada anillo, secompararn las cantidades inyectadas en ese paquete ylos dos anteriormente montados. Si la media sigue siendomenor de 0,8 %, esos anillos (y los siguientes que cumplanla condicin de volumen menor del 0,8 %) sern objeto dereinyeccin.

Adems, en el caso de aparicin de humedades en anil losya inyectados se proceder igualmente a realizar una campa-a de reinyeccin en el punto ms prximo a la humedad atratar, para atacar la va de agua lo ms cerca posible. Dichacampaa de reinyeccin secundaria se realizar a travs delos oricios de inyeccin de las dovelas.

Herrenknecht AG es lder de tecnologa y de mercado en la excavacin mecanizada detneles.

Es la nica empresa que provee toda una gama de productos y servicios mundial-mente, y que suministra mquinas de perforacin de tneles de alta tecnologa (High-tech) para todo tipo de terrenos y en todos los dimetros de 0.10 m hasta 19.0 m. Lasmquinas Herrenknecht son fabricadas a medida para crear sistemas de abastecimientoy evacuacin de aguas, gas y petrleo (rama del Utility Tunnelling), as como tnelesde carretera, metro y de trfico ferroviario (rama del Traffic Tunnelling) en todo elmundo.

El grupo Herrenknecht emplea a ms de 4.800 personas y cuenta con 82 filialesy empresas asociadas que trabajan en campos relacionados, por ejemplo, en solucionesde logstica o sistemas de perforacin profunda. Siempre encontramos un camino.Junto con nuestros clientes.

SIEMPRE ENCONTRAMOS UN CAMINO.

Herrenknecht Ibrica, S.A.U.

Paseo de la Castellana 192 1328046 MadridPhone + 34 913 59 80 08Fax + 34 913 59 20 [email protected]

Herrenknecht AG

D-77963 SchwanauPhone + 49 7824 302-0Fax + 49 7824 [email protected]

www.herrenknecht.com

HERRENK NECHT AG | UTIL ITY TUNNE LL ING | TRAFF IC TUNNELL ING



19/108


Fig. 12. Vista de los testigos de bicomponente



Como medida habitual se intentar tratar estas posibleshumedades lo ms cerca posible del avance: una buena zonaes la plataforma existente delante de la cabina del operador.

Para realizar estas reinyecciones a travs de las dovelasexiste una sptima bomba de inyeccin tanto para el compo-nente A como componente B. Desde el remolque 5 delback-up, lugar donde estn situadas las bombas, se ha montadouna lnea de inyeccin (la llamada lnea 7) que llega hasta losprimeros anillos situados a continuacin del escudo de cola.Esta lnea tiene conexiones en todos los carros delback-updesde el carro 5 hasta el carro 1, para poder realizar unareinyeccin desde cualquiera de estos puntos.

Los parmetros de reinyeccin (volumen, caudal y presiones)se registrarn para concluir si el menor volumen de rellenofue debido a un relleno previo generado, a una reduccingeolgica delgapanular.

3.4. Modo de inyeccin manual o de mantenimiento

Este modo slo se suele utilizar para realizar los manteni-mientos del sistema y comprobaciones de su funcionamiento.

3.5. Control externo

En los tneles de Bolaos, adicionalmente al autocontrol rea-

lizado segn los procedimientos de ejecucin y PAC del con-tratista, se ha establecido un control adicional por la Asistenciaal Control de las Obras, por indicacin de ADIF. Se dispone deuna rplica del PLC en las ocinas de la Direccin de Obra,que recoge en tiempo real los parmetros de la mquina. As,adems de los controles indicados en los apartados 3.1.3 y3.1.4 sobre el peso de la excavacin y el relleno delgapde latotalidad del avance, jado para este tnel en 1.600 mm (longi-tud del anillo de dovelas), se controla que el relleno se producede forma completa y al mismo tiempo que este se genera se

recogen valores intermedios de peso de excavacin y volumendel relleno del bicomponente cada 400 mm de avance.

De esta forma se revisa y asegura que se inyecta de formacontinua el gap. Para esto se han incluido las modica-ciones en las pantallas de control que se indican a con-tinuacin:

Se ja previamente el volumen terico de inyeccin bicom-ponente por anillo, necesario para rellenar el gap anularentre el trasds de la dovela y el corte terico en funcindel glibo de la rueda. Este valor ser sujeto a revisindurante la excavacin, pues puede disminuir hasta un 5 %

del terico en funcin del desgaste de los cortadores deglibo de la rueda de cor te. El control de la inyeccin sehace principalmente sobre estas tres variables:

Volumen de inyeccin totalizado para todas las lneasrespecto al volumen terico de hueco generado. Este con-trol se realiza cada 400 mm de avance (ver cuadro inferiorizquierda en la pantalla de visualizacin de datos de la TBM,gura 13). Se establece, a la vez, un rango de tolerancia dedesviacin del volumen real sobre el terico, con un cdigode actuacin distinto para cada caso (ver cuadro 3: Criteriosde aceptacin sobre el volumen de inyeccin).

Caudal de inyeccin relativo a la velocidad de avancede la tuneladora (equivalente a la velocidad de generacinde hueco). Este control se realiza grcamente mediantela comparacin visual de la curva de generacin tericadegapy la curva de inyeccin real, a lo largo del avancede un anillo. stas tienen que tender a ser paralelas, o encualquier caso, la curva de inyeccin debe estar siemprepor encima de la terica (ver grco superior derecha en lapantalla de visualizacin de los datos de la TBM, gura 13).

7 a 29/19


20/108


Rgimen defuncionamiento

Rango de tolerancia del

valor de volumen real Vsobre el volumen tericoG (Gap)

Procedimiento de actuacin(Cada paso no vericado conduce al siguiente)

Normal V 0.80G OK

Revisin0.70G < V < 0.80G

V 1.5G

1) Comprobar evolucin de la inyeccin del anillo anterior y de los 3 anillosposteriores y ver si los volmenes se compensan indicando rgimen Normal.2) Comprobar que el volumen relleno se corresponde con la excavacin.Reinyeccin hasta completar relleno.

Valor superior indica relleno de un hueco mayor o fuga de mortero haciael frente:1) Revisin de parmetros, observar material cinta.

2) Valorar reinyeccin para asegurar completo llenado del hueco.3) Observar progresin

Anomala V 0.70G

En cualquiera de estos casos, no se arrancar la excavacin del siguienteanillo sin dar aviso a la ACO y consensuar medida correccin con la DO.

Valor inferior indica posible relleno inacabado:1) Revisin de parmetros, medias y comparacin con pesos excavados.2) Reinyeccin hasta completar hueco.3) Observar progresin.

Cuadro 3. Criterios de aceptacin sobre el control del volumen de inyeccin

Fig. 13. Vista de la pantalla de

visualizacin de los datos

de Inyeccin de la TBM


20 / 7 a 29


21/108


Presin a la salida de las lneas de inyeccin. Los sen -

sores de presin instalados en la salida de las lneas deinyeccin registran la presin a la salida de la inyeccin.De esta forma, un cierto grado de presin que se oponea la inyeccin saliente indica la existencia de relleno enel trasds, mientras que una salida de caudal sin presinindica existencia de hueco. Un aumento exagerado de lapresin indica bloqueo de la lnea. Se determina un rangode presiones de trabajo, dentro del cual la inyeccin debefuncionar para asegurar el relleno correcto (criterios deaceptacin sobre la presin de inyeccin segn lo indicadoen el cuadro 1 anterior).

Medidas adicionales de control de la inyeccinDurante la ejecucin del relleno se comprueba que al me-nos cuatro de las seis lneas estn operativas. Si existendos lneas inoperativas, el siguiente avance no se producehasta que stas no se hayan limpiado/reparado.

Por otra parte, se realizar una comprobacin visual de quehay mortero de relleno en el trasds de los anillos, a travsdel oricio de inyeccin instalado en la dovela. El oricioqueda sellado con un tapn una vez se haya vericado.

4. El tratamiento de las aportaciones de agua del te-rreno

En los apartados anteriores se han hecho diversas refe-rencias sobre el efecto posi tivo que el empleo del nuevomaterial que denominamos bicomponente, ha venido su-poniendo para rellenar con xito el espacio anular o gapde los anillos, en general, y cuando hay aportaciones deagua del terreno, en par ticular.

Como resumen, y aunque pueda parecer ajeno al problemadel agua, debe sealarse en primer lugar la importancia prio-ritaria que tiene tanto el diseo del anillo con doble gasket(o junta de estanqueidad) como la perfecta colocacin delas dovelas de los anillos, ms impor tante si cabe cuando se

utiliza el bicomponente que cuando se emplean morteros decemento, porque las prdidas por las juntas pueden llegara ser difcilmente controlables, penalizando la nueva solu-cin. La importancia dada desde el principio del proyectode Bolaos a estas decisiones ha sido, en nuestra opinin,uno de los elementos principales del xito de la nueva so-lucin de relleno de espacio anular cuando hay presenciade agua, por lo que las sealamos como primera medida atomar en el caso de utilizar el bicomponente en escudos nopresurizados.

Por otra parte, debe sealarse que a lo largo del periodo de

excavacin de un mdulo de avance es cuando se conocela presencia de las aportaciones de agua, y cuando puedeestimarse el orden de magnitud de sus caudales, ya que,en un escudo no presurizado son claramente evidentes losujos que se producen no slo a travs de las aberturas dela rueda de corte, sino tambin a lo largo del propio espacioanular de la mquina, en los tramos de los escudos delanteroe intermedio.

En consecuencia, y como ya se ha indicado en los apar-tados precedentes, la siguiente medida (que debe pre-verse para el momento en que se rellene el anillo al que

corresponde el avance que se est haciendo) puede ser lareduccin del porcentaje de silicato al 5 %, dependiendodel caudal estimado.

Y como ltima medida, en caso de auencias de agua, sedebe usar siempre la lnea 7 para reinyectar cada anillo ylos dos o tres siguientes (aunque en estos haya bajado elcaudal de la auencia) segn que el sistema indique quea travs de dicha lnea se admite ms inyeccin, lo quese hizo en Bolaos sistemticamente.

Las anteriores consideraciones han dado excelente re-

sultado hasta ahora para reducir signicativamente lasauencias de agua a travs del revestimiento, de modoque nicamente quedaban como problema residual las l-traciones en forma de goteos o salidas laminares de caudalinapreciable, as como las humedades persistentes.

Es por ello que, expuesto el prembulo anterior, lo quesigue de este apartado 4 se dedica particularmente a re-dactar lo que podemos llamar Protocolo de tratamiento delas ltraciones residuales de acuerdo con la experienciahasta la fecha del tnel de Bolaos.

4.1. Tipologa de las ltracionesRealizado el anlisis sobre los primeros 1.400 anillos colo-cados se pueden establecer las tres tipologas de goteosy humedades segn su posicin en el anillo, que se tratanen los apartados siguientes (4.2 a 4.4):

Humedades y goteos alrededor de un tornillo de uninde dovelas: indican ltraciones producidas por fallo delgasketo junta de estanqueidad exterior, sea radial o cir-cunferencial.



7 a 29/21


22/108


Filtraciones a travs del tapn situado en el centro de

cada dovela para la reinyeccin del gap: indican, en ge-neral, un relleno insuciente en la zona.

Filtraciones a travs de juntas entre dovelas: sealanun fallo del sellado tanto en el gasketinterior como en elexterior, con posible relleno insuciente en la zona.

4.2. Filtraciones a travs de los tornillos de unin de do-

velas

4.2.1. Descripcin

Se producen al puentear el agua elgasketexterior de sellado

(circunferencial o radial) y penetrar al interior del alojamientodel tornillo de unin de dovelas. La arandela del tornillo no esun elemento de sellado y permite el paso del agua al interiordel tnel. Este hecho se amplica al extraer todos los tornillosde sujecin de los anillos, operacin usual tanto en un tnelde transporte, como en un tnel hidrulico.

Como se puede observar en la gura 14 el problema se origi-na al fallar el sellado delgasketexterior pero no as el interior,de modo que la nica salida para la ltracin es el tornillo.

Los caudales observados hasta ahora son mnimos, por locual en la mayor parte de los casos, son el origen de hume-

dades localizadas en los tornillos (gura 15).

Fig. 14. Filtracin a travs delgasketexterior

4.2.2. Metodologa del sellado

Se utilizarn diferentes metodologas en las actuacionesen estas zonas en funcin de la importancia de la ltracino goteo y de los resultados obtenidos en las actuacionesaplicadas sucesivamente.

Obviamente la pericia del operador intervendr notablementeen la eleccin de un mtodo u otro.

Sellado mediante tapn

Se utilizar este mtodo de sellado en alojamientos de tor-nillos donde se detecten humedades y goteos pequeos.

Para ello se ha diseado un tapn fabricado con siliconade alta densidad (gura 16) capaz de sellar completamentecualquier ltracin. Por ser la silicona de alta densidad poseela elasticidad necesaria para poder adecuarse al alojamientode entrada del tornillo, impidiendo as el paso del agua. Lafabricacin del tapn se realiza en color gris integrndolo enel entorno de cada segmento.

La colocacin de este tapn se realiza por presin medianteun durmiente de madera y una maza de goma. Si fuera nece-sario para favorecer su insercin se impregnar en vaselina. Sipor fallos geomtricos el tapn no ha ajustado completamenteal oricio del tornillo, se podr aumentar su seccin o dimetro

mediante una cinta autovulcanizable en fro de silicona.


22 / 7 a 29


23/108


Estos tapones se colocarn en todos y cada uno de losalojamientos que presenten ltraciones, partiendo desdeel primer anillo colocado fuera del falso tnel hacia la TBM.

Sellado mediante tapn+resina

Este mtodo de sellado se utilizar cuando se aprecien pe -queos ujos continuos por el alojamiento del tornillo o cuan-

do la aplicacin anterior del tapn no haya sido suciente.

En primer lugar, y previamente a la colocacin del tapnde silicona, se obturar el alojamiento del tornillo mediantegeotextil de 100 g impregnado de resina a base de poliu -retano bicomponente o monocomponente y tras la intro-duccin de la resina y el geotextil en el hueco del tornillose cerrar el mismo con el tapn de silicona para intentarsu sellado.

Sellado mediante obturador mecnico

En caso de que las actuaciones anteriores no surtieran efec-to se plantear una tercera va, consistente en el cierre delalojamiento mediante un obturador mecnico provisto deuna vlvula de inyeccin (ver gura 17)Una vez realizada la obturacin se inyectar resina con

una bomba hasta conseguir el llenado completo del aloja-miento y la junta, de acuerdo con las fases sealadas enla gura 18.

Para la inyeccin del taladro se tendr en cuenta lo si-guiente: el volumen mximo de inyeccin se establece enunos 40 litros y, si se diera el caso de superar ese lmitesin cerrar la ltracin, se procedera a un estudio detalladodel punto de auencia.

Fig. 16. Geometra tapn de selladoFig. 15. Filtraciones en tornillo de unin dovelas



Fig. 17. Obturador mecnico

7 a 29/23


24/108


4.3. Filtraciones a travs del tapn de inyeccin

4.3.1. Descripcin

Estas ltraciones se producen a travs del casquillo contapn de cierre de la boca de inyeccin de cada dovela.

El casquillo para la reinyeccin delgapconforma un agujerociego con un fondo de hormign de 5 cm que es perforado enel caso de querer utilizarlo para realizar la citada reinyeccin(ver gura 19). Tras la perforacin para efectuar la reinyec-cin, el tapn debe de quedar completamente relleno para

impedir cualquier ltracin.

Las ltraciones de este estilo generalmente revelan una cargafretica importante que muchas veces no se ve del todo ta -ponada por haber quedado elgapcon un relleno insuciente.


Se llevar a cabo el sellado de estos puntos mediante unequipo mvil de inyeccin que no tiene por qu afectaral rendimiento del avance, incluso a la distancia mxima,porque se dispone de doble va. La metodologa a seguir,analizando para ello el equipo necesario y el material uti-

lizado se describe a continuacin.

Equipo de reinyeccin

El equipo de reinyeccin estar compuesto por:

- Una mesilla de 13 metros de largo para transporte de lasestructuras que permitan el trabajo del personal.

- Otra segunda mesilla del mismo tamao, provista de grupoelectrgeno, compresor y plataforma elevadora.

- Una tercera mesilla similar, provista de mezclador y bombascon sus variadores y cuadros. Puede ser el equipo o banco deensayos de Herrenknecht7.

- Una locomotora.

La composicin ir provista de dos lneas de bombeo paraposibilitar el trabajo simultneo en dos puntos. El control de lainyeccin se realizar mediante la instalacin de manmetrosy caudalmetros, si no se usa el banco de ensayos.

Material a inyectar

Las reinyecciones que se efecten fuera de la TBM y de suback-upen zonas con humedades se realizarn con bicomponente.

El motivo no es otro que el dar continuidad al material inyectado,es decir, introducir en el trasds un material que no provoquejuntas por las que pueda haber ltraciones y que conera unalto grado de homogeneidad a todo elgap.

La dosicacin del com. A prevista para la reinyeccin es: ce-mento 300 kg/m, agua 825 l, retardante 1 % sobre el peso delcemento) y bentonita 40 kg/m.

En cuanto al silicato se dosicar entre un 5 % y 6 % en funcinde los caudales encontrados.

El bombeo los componentes A y B se realizarn en modo no au-tomtico, es decir, las bombas irn provistas de caudalmetrosde modo que se ajustar la proporcin del com. B en funcin delos caudales aportados por la bomba que inyecta el com. A. Encaso de variacin de este ltimo, se variar, segn la relacinanteriormente descrita, el otro componente.

Fig. 19. Casquillo de inyeccinFig. 18. Ley de inyeccin de resinas


24 / 7 a 29


25/108


Procedimiento de trabajo

a) Denicin de las zonas a reinyectar: previamente al comienzode los trabajos se realizar un estudio consensuado con la ACOpara establecer aquellas zonas que requieran de intervencin,de entre las que se aprecien las humedades y goteos mssignicativos.

Todas las actuaciones se adecuarn a intervalos de anillosconsensuados con la ACO, para poder observar a posteriori losresultados de los trabajos realizados en una determinada zona.

Las intervenciones en estos intervalos se realizarn hasta com-

pletarlas, evitando as la posible confusin al apreciar nuevashumedades en lugares diferentes a los inyectados. Las inyec-ciones se realizarn a travs de los tapones de reinyeccin delas dovelas y por el punto ms prximo a las fugas de agua.

A propuesta de la ACO, la zona elegida inicialmente para lapuesta en marcha del procedimiento se situ entre los anillos190 y 215.

b) Preparativos previos a la inyeccin: este procedimiento sellevar a cabo en todos los anillos donde se detecten hume-dades, con el n de conseguir su perfecta impermeabilizacin.Las fases previas a la inyeccin sern:

- Retirada de tapones de inyeccin.

- Perforacin del bicomponente mediante taladro con barreracontinua para perforar el bicomponente existente en el gap,con el n de facilitar la entrada de material.

- Colocacin de bocas de inyeccin provistas de tajadera.

Una vez colocadas las bocas de inyeccin con sus tajaderasse proceder a la inyeccin en el orden siguiente:

- Se situarn las dos lneas de inyeccin en el anillo para inyectarel mismo de manera simtrica.

- El avance transversal de la inyeccin ser desde la base ala clave mientras que el avance longitudinal en el intervaloelegido para las actuaciones ser desde menos a ms cota(contrapendiente).

- La inyeccin longitudinal avanzar una vez se haya inyectadoel anillo transversalmente segn la gura 20 adjunta.

Fig. 20. Avance longitudinal y transversal de la inyeccin

c) Inyeccin 1 fase: se comenzar la inyeccin regulando lacantidad de com. B inyectado en funcin de la cantidad decom. A y supervisando constantemente las presiones del bi-componente. La presin mxima en esta primera fase, en basea la experiencia obtenida con la reinyeccin dentro de la TBM,ser de 4,5 bares.

Realizado lo anterior, se anotar en el parte el lugar de inyeccin,el caudal inyectado y la presin del bicomponente. Se realizartambin una inspeccin ocular de los anillos anterior y posteriordel intervalo para conrmar que no hay fugas ni transferenciasde material de un anillo a otro.

Se repetir este proceso sucesivamente desde la base hastala clave, siempre comenzando longitudinalmente de menora mayor cota, hasta terminar cada tramo o intervalo elegido.

d) Inyeccin 2 fase: tras la primera inyeccin, y trascurridoal menos 24 horas, se proceder de nuevo a la perforacindel bicomponente para facilitar la admisin de material en losmismos puntos anteriores.

Posteriormente, se reinyectar siguiendo la misma metodologaanterior hasta alcanzar una presin mxima (sancionada por

la experiencia) de 7 bares, anotando los datos de la inyeccinen segunda fase y una vez realizada la inspeccin ocular de lazona con resultado positivo, se dar por sellada la zona.

4.4. Filtraciones a travs de las juntas de dovelas

4.4.1. Descripcin

Esta ltracin se produce por un fallo conjunto de losgasketsde sellado tanto el exterior como el interior de la junta de lasdovelas.



7 a 29/25


26/108


Las dovelas afectadas por este hecho a lo largo del tnel son

muy pocas, no obstante lo cual se describir el procedimientoa seguir.

Se aplicar esta metodologa una vez se hayan nalizado todaslas intervenciones descritas anteriormente y slo en el caso deque sigan existiendo zonas de aportacin de agua al tnel atravs de juntas de dovelas.

En general en los casos existentes las ltraciones no tienen uncaudal apreciable por lo que se supone suciente la metodo-loga que sigue en la que se emplea solo resinas.

Si en el futuro se presentarn caudales signicativos, lo quesucede es que el defecto de losgasketsha producido el lavadode parte del relleno delgappor lo que es recomendable aplicarprimero la metodologa citada para reducir dichos caudales enlo posible, aadiendo seguidamente la reinyeccin con com-ponente a travs del tapn como se expone en el punto 4.3anterior.

Una vez terminada la reinyeccin, se deber a aplicar de nuevola metodologa que se indica en 4.4.2 para terminar el sellado.


La metodologa de sellado de estas ltraciones se llevar a

cabo mediante la inyeccin de resinas a travs de obturadoresmecnicos.

Tal y como muestra la gura adjunta, se realizar un taladrode dimetro aproximado de 17 mm. Dicho taladro se cerrarmediante un obturador de 17 mm a travs del cual se inyectarresina con base de poliuretano hasta sellar completamente elespacio existente entre las dos juntas de dovela (gura 21).

Fig. 21. Inyeccin en junta de dovela

Con la inyeccin de resina se conseguir no slo rellenar

el espacio entre las juntas, sino tambin el alojamiento deltornillo de dovelas, por lo cual para realizar la inyeccin sedeber colocar antes el tapn de silicona en la boca deltornillo, con lo que se evitar la prdida de presin en lainyeccin.

La ley de presiones y caudales ser la misma descrita an-teriormente para la inyeccin del alojamiento del tornillo.

4.5. Conclusiones

Tras la aplicacin de cada una de las metodologas anterior-mente expuestas se proceder a realizar un seguimiento de

la zona o intervalo en la que se ha actuado, teniendo cuentaque cada actuacin que se realiza sobre una determinadazona puede llevar aparejados cambios en la ubicacin de lasltraciones.

Por ello es probable que en un mismo intervalo se pueda llegar atener que aplicar cualesquiera de las varias metodologas de se-llado de ltraciones expuestas, debido a las diversas respues-tas que pueden producirse ante las actuaciones realizadas.

5. Procedimientos aplicados en los anillos de emboquille

y en los excavados a media seccin (tramo mixto)

En la gura 22 siguiente se representa el tramo de los 36

primeros anillos colocados con el escudo, con los quese completar el falso tnel de la boquilla, ms el de los14 anillos del llamado tramo mixto (emboquille y avanceen fases).

5.1. Anillos de emboquille (14 m de tnel)

Durante esta fase, en los anillos situados fuera del escudo yque estn dentro del tnel se inyect bicomponente en los120 inferiores aproximadamente. Esta inyeccin se realizpor las dos lneas ms bajas asegurando el apoyo en la sa-lida del escudo y evitando el asentamiento del anillo. Paraconseguir el correcto llenado, se realiz un tape en la boca

del tnel por la parte baja del anillo.La inyeccin de estos anillos (que corresponden a las po-siciones 37 y 38) se llev a cabo simultneamente con elavance de la TBM y en modo semiautomtico.

Paralelamente, se estabiliz el anillo contra la gunita por lacara interior con redondos y placas ancladas a las dovelasinferiores y se cosi con la perlera del mismo modo quelos colocados en el falso tnel.


26 / 7 a 29


27/108


5.2. Anillos excavados a media seccin (anillos n 41 a 45)

Durante la excavacin de estos anillos, se procedi alapuntalamiento y cosido como en la fase anterior.

La inyeccin de mortero se realiz como en la fase anteriorpor las lneas inferiores hasta rellenar los 120 aproximada-mente. Como el hueco generado durante la excavacin aseccin completa es mayor que el tape de los ejes exte-riores, no se utilizaron las lneas superiores ya que se corrael riesgo de que el mortero se desplazase hasta la cabeza.Tambin puede ocurrir que salga por la boca del tnel.

Una vez excavado el anillo 47, todo el escudo estaba ya dentro

del tnel a media seccin. En este momento y con la TBM para-da, se procedi a inyectar por las seis lneas el bicomponente.El porcentaje de dosicacin del silicato fue el mismo que elque se utiliz en produccin normal (buscando un tiempo degel en torno a los 15 segundos). Se observ desde el interior deltnel la evolucin del relleno del mortero abriendo los distintostapones de las dovelas. Se tomaron datos de volmenes, cau-dales y presiones para poder analizar estos parmetros con laevolucin de la pendiente y relleno del mortero a escape libre.

Una vez que a travs de las lneas del escudo no se pudo inyec-tar ms mortero, se procedi a ejecutar el tape circunferencialen la boca del tnel para el posterior relleno desde la calle con

hormign o mortero convencional.

Antes de iniciar la excavacin se aplic el procedimiento de

reinyeccin en uno de los anillos para comprobar la cantidadde mortero y las presiones de entrada de la lechada, ani-llo elegido en la zona tericamente rellena por la inyeccinprincipal.

Excavacin dentro del tnel a media seccin

Una vez relleno completamente el trasds de los primeros 14metros de tnel, se procedi a iniciar la excavacin hasta llegaral nal del tnel convencional.

En esta fase, la inyeccin del bicomponente se realiz de ma-nera normal a como se hara a lo largo del tnel.

Se abrieron los tapones de clave y hombros en todos los anillospara observar la evolucin de la inyeccin.

5.2.1. Control del llenado con micro cmara

Como comprobacin adicional del llenado delgapdurante laexcavacin de uno de los anillos a media seccin, se aprove-ch el oricio de inyeccin de la dovela situada en clave msprxima al escudo de cola para insertar una microcmara conel objeto de intentar registrar el ascenso del mortero a travsdel hueco del trasds (gura 23).

La inyeccin se realiz a travs de las cuatro salidas de mor-

tero inferiores de forma simultnea hasta cortar por presin

Fig. 22. Montaje del escu-

do, colocacin de anillos

del futuro falso tnel y

anillos del tramo mixto de

Bolaos



7 a 29/27


28/108


o que el mortero alcanzase la microcmara del oricio deinyeccin de la dovela en clave, lo que indicara que est llenoel anillo. A continuacin, este oricio se tap con su tapncorrespondiente de inyeccin, y se continu la inyeccin porlas seis lneas hasta el corte por presin. De esta manera, sepuede cubicar aproximadamente el volumen de un avancerespecto del terico.

5.2.2. Comprobacin del procedimiento de reinyeccin

En esta fase durante dos anillos de cada ocho se aplicar elprocedimiento de reinyeccin para comprobar la cantidad demortero y a qu presiones entra la lechada (en el caso de queentre) en una zona tericamente rellena en la inyeccin prin-

cipal. Este dato arrojar los parmetros de corte (presiones yvolmenes) en las futuras reinyecciones a lo largo del tnel.

5.2.3. Comprobacin con testigos

Como comprobacin adicional al relleno en sta fase, seproceder a realizar una campaa de testigos a travs delos huecos de inyeccin de las dovelas. Estos testigos seextraern en clave y hombros (cada seis anillos) y se harnpasados unos das para asegurar el correcto fraguado y, porconsiguiente, la recuperacin completa del testigo. Poste-riormente, se proceder a sellar el hueco generado por laextraccin del anillo.

6. Resumen de la produccin

Para terminar, se incluyen los datos relativos a la produccindesde origen hasta el 31 de mayo de 2014 de la obra deltnel de va derecha.

6.1. Grco a origen de la obra de los avances mensuales

Como puede observarse en la gura 24, el avance del tnelha alcanzado valores del orden de los 1.000 m/mes con unacalidad del revestimiento que puede calicarse de ptima. La Fig. 24. Evolucin de los avances mensuales a 30.06.2014

Fig. 23. Control de llenado con

microcmara

evolucin de la media del avance en los 30 das precedentesse puede ver en la gura 25 siguiente.

6.2. Reparto del tiempo til a origen de la obra

Igualmente, el porcentaje dedicado a la excavacin y sos-tenimiento respecto del tiempo til total disponible superaampliamente el 50 % como sucede en las obras ms cua -licadas llevadas a cabo en diversos pases en los ltimosaos. ROP


28 / 7 a 29


29/108


Fig. 26. Reparto del tiempo til

a origen de excavacin del tnel

Fig. 25.

Variacin de

la media en

los 30 das

precedentes

Notas

(1) En todo lo que sigue se designarn los dos componentes conlas abreviaturas com. A y com. B.

(2) Se han ensayado tambin, con resultados muy satisfactorios,la THIXO BENTONITE 10 (VP) de SIKA y las BENTOAR 500 yBENTOAR GT de BASF.

(3) Hasta ahora, la D. Obra ha autorizado rebajar la dosis desilicato sdico a un 5 % del peso de los aglomerantes en zonascon aportacin de agua del terreno, con el n de reducir el tiempode gelicacin del bicomponente y evitar su posible lavado.

(4) Son cifras medias aproximadas que pueden variar

sensiblemente.

(5) Durante la excavacin del tnel a media seccin, se ajustarnestas presiones en funcin de la situacin real.

(6) Para el caso de los anillos excavados a media seccin, losparmetros obtenidos servirn para ajustar los tericos.

(7) Fue el equipo utilizado para los ensayos previos y sucapacidad se estima en unos 3,5 m3/h, cifra suciente para lasnecesidades usuales de estas actuaciones.



Referencias

- ADIF (Varios autores). Jornada Tcnica sobre Tneles de la

L.A.V. Galicia Tneles De Vilario-Campobecerros. A Corua,noviembre 2013.

- Kucher, Matias. Test for study the distribution of thecomponent a within the 2 componente A+B layers. Edit.Herrenknecht AG. Schwanau (Alemania) 2010.

- Kucher, Matias. Training system & service seminar:bicomponent back lling. (Curso en Londres). Edt. HerrenknechtAG. Schwanau (Alemania). Abril 2011.

- Lovat Inc. Grouting method for soft ground. A/B grouting mixdesign. Edit. Lovat Inc. Toronto (Canada) 2005.

- Mendaa F. et alt. Relleno con bicomponente delgapde los

anillos de dovelas en los escudos no presurizados. Revista deObras Pblicas. Madrid n 3546 (Septiembre 2013).

- Reschke A, Noppenberger C. Brisbane Aiport link earthpressure balance machine. Two componenet tailsking grouting

a new australian record. 14th Australian Tunnelling Conference.2011.

- Vitale, M.G. et alt Innovation in annular grouting at the euclidcreek tunnel. Congreso RETC. Cleveland (Ohio) USA. Junio2013.

7 a 29/29


30/108


31/108


TNELES

Rehabilitacin de los tneles de Nivares (Asturias) por las

patologas derivadas del depsito de sales carbonatadasen su sistema de drenaje

Csar Fernndez-

Nespral PrezIngeniero deCaminos, Canales yPuertos.

Demarcacin deCarreteras del

Estado en Asturias

Resumen

Se describen los trabajos de reparacin llevados a cabo porla Direccin General de Carreteras del Ministerio de Fomentoen los dos tneles de Nivares, de dos carriles cada uno,dentro de la Autova del Cantbrico, cerca de Gijn (Asturias).En ambos tneles se presentaron diversas patologas,debidas a la presencia de materiales carbonticos, cuyadisolucin y arrastre llev a colmatar los drenajes y originarempujes adicionales sobre el revestimiento (diez aosdespus de la entrada en servicio), tanto en hastiales comoen solera. En este trabajo se describen las anomalas

detectadas y las actuaciones ejecutadas tanto de refuerzoy drenaje del revestimiento, como de mejora del sistema deevacuacin del agua captada, iniciando el estudio del efectomitigador del cido poliasprtico en los depsitos calcreos.

Toda la actuacin se ha realizado cerrando al trco,alternativamente, cada tnel.

Palabras clave

Reparacin de tneles, tratamientos del terreno,instrumentacin de tneles, reconocimiento con georadar3D, sistemas de drenaje, depsitos de sales carbonatadas,sustancias mitigadoras de la precipitacin calcrea

Abstract

The article describes the repair works undertaken by

the Spanish Highway Department of the Ministry of

Development at the two dual-lane Nivares tunnels

on the Cantabria Motorway, close to Gijon (Asturias).

Both tunnels revealed a series of problems due to

the presence of carbonate materials, and where the

dissolution and run-off of the same led to blockages in

the drainage and the production of additional stress on

the tunnel lining (ten years after the tunnels had come

into operation), both in the side walls and on the tunnel

oor. This article describes the anomalies detectedand the work carried out to strengthen and drain the

lining and to improve the system for the removal of

collected water, as well as the initiation of a study into

the mitigating effect of polyaspartic acid in the limestone

deposits. These works have all been carried out by

alternately closing each tunnel off to trafc.

Keywords

Tunnel repair, Soil treatment, Tunnel Instruments, 3D

Georadar survey, Drainage systems, Carbonate salt

deposits, Mitigating substances of calcareous precipitation

1. IntroduccinEl tramo Gijn-Villaviciosa de la Autova del Cantbrico(A8), inaugurado en febrero de 2004 por el Ministerio deFomento, discurre entre las localidades de Infanzn (Gi-jn) y Grases (Villavic iosa). Dentro del tramo, destaca eltnel de Nivares con una longitud de 2.373 m, constituidopor dos tubos, con dos carriles de circulacin cada unoy arcenes interiores y exteriores. Estos tubos, disponende una seccin pseudo circular de 100 m 2, con un vanohorizontal de 12 m y una altura de 8,30 m; ambos se exca-

varon en formaciones calcreas con abundantes sntomasde karsticacin.

Desde poco despus de su entrada en servicio, se viene pro-duciendo el depsito de sales carbonatadas en su sistemade drenaje, en el intrads de su revestimiento, e incluso enpuntos del pavimento de sus calzadas, que al acumularsehan llegado a obstruir los colectores, provocando su entradaen carga, as como sobrepresiones de agua tanto sobre elrevestimiento, como sobre el propio rme. Tambin existan

Carlos S. Oteo

MazoDoctor ingeniero deCaminos, Canales yPuertos.

Catedrtico deIngeniera del

Terreno

Pedro R. Sola

CasadoIngeniero deCaminos, Canales yPuertos.

Ingeniera deInfraestructuras y

Tneles

31 a 54/31


32/108


implicaciones negativas, para la propia funcionalidad del

tnel; esto es, afecciones a la seguridad del trco, comopueden ser las deformaciones verticales y ltraciones porlas suras en el rme, provocadas por las subpresiones hi-drulicas, y la disminucin del Coeciente de RozamientoTransversal (CRT), debido a la ptina de sales carbonatadassobre algunas reas del pavimento.

Ante estos sntomas y anomalas, la Demarcacin de Carrete-ras del Estado en Asturias decidi solicitar la declaracin deObras de Emergencia, a n de cortar la evolucin crecientede estos procesos, y mejorar la situacin mecnica del re -vestimiento y solera, as como la funcional del sistema de

drenaje y el pavimento de la calzada. En mayo de 2013, seadjudic a Geotecnia y Cimientos S. A. (GEOCISA) la reali-zacin de los trabajos tanto de mejora del drenaje, como derefuerzo estructural de ambos tneles.2. Objetivos y metodologa de las actuaciones

El conjunto de los trabajos ha tenido un alcance y desarrollopor fases, dirigido a lograr los siguientes objetivos:

a) Conocer y evaluar el estado y situacin, tanto del reves-timiento y la calzada de los tneles, como de su sistema dedrenaje, obteniendo como resultado una tramicacin longi-tudinal de los mismos, en funcin de la situacin e intensidad

de las patologas y anomalas existentes.

b) Identicar y caracterizar los procesos causantes de esemal comportamiento, analizando su origen y estableciendolos principales agentes o factores que intervienen en losmismos.

c) Seleccionar las acciones y medidas ms viables y ecaces,en lo tcnico y econmico, a n de detener, e impedir si esposible, el desarrollo de esos procesos negativos para los t-neles, eliminando sus consecuencias indeseables y revirtien-do hasta cierto grado, las anomalas y patologas existentes.

d) Comprobar la importancia relativa de los posibles agentesdesestabilizadores, as como la ecacia de las posibles ac-ciones de mejora y refuerzo, mediante el anlisis del compor-tamiento del revestimiento y solera con un modelo numricode elementos nitos.

e) A lo largo de ambos tneles restaurar el sistema de drenajepara evitar la subpresin hidrulica sobre hastiales y sobretodo, en la solera y rme de la calzada.

CSAR FERNNDEZ-NESPRAL PREZ, CARLOS S. OTEO MAZO YPEDRO R. SOLA CASADO

f) En las zonas ms afectadas por los sobreempujes, refor-

zar la resistencia y rigidez horizontal del revestimiento y lasolera, a n de mejorar su comportamiento frente a posiblessubpresiones hidrulicas en el futuro.

g) Elaborar, de cara al futuro, un procedimiento de conservaciny mantenimiento del sistema de drenaje, en el que adems delas labores de limpieza de los drenes de captacin y los colec-tores de desage, se incorpore la evolucin de los parmetrosfsico-qumicos del agua drenada, junto con el efecto reductorde la precipitacin de sales carbonatadas, producido por elempleo de una sustancia inhibidora, colocada en algunas delas nuevas arquetas de los colectores de ambos tubos.

h) Y nalmente, llevar a cabo un periodo de seguimiento , conduracin representativa y cercana , al menos, a un ciclo anualhidrolgico, a n de comprobar los resultados de las actuacio-nes de mejora realizadas, as como de disponer de sucientesmedidas de los caudales y parmetros fsico-qumicos delagua drenada, para tomarlos como referencia, frente a losque se obtengan posteriormente, durante las tareas normalesde la conservacin y mantenimiento futuros de los tneles.

Dentro de la fase de actuaciones iniciales, la informacin departida disponible (agrupada por la empresa que tena a su car-go el mantenimiento del tnel) se ha aumentado y completado

con una exploracin geofsica, por medio de perles continuoslongitudinales y transversales con la tcnica de GEORADAR, an de evaluar el estado, y situacin de posible deterioro, de laspartes ms afectadas del revestimiento y la calzada.

Una vez analizados los resultados del GEORADAR, y con ob-jeto de calibrar y comprobar los mismos, se han efectuadoperforaciones con recuperacin de testigo, en la zona msdaada de la calzada del Tubo 1 (Gijn-Villaviciosa), para co-nocer con detalle el estado del rme y la solera de hormign,as como la profundidad de la sura longitudinal existente.

Asimismo, el comportamiento del revestimiento durante todala duracin de los trabajos se ha auscultado desde el inicio,tanto con la medida de convergencias, aumentando las sec-ciones de medida ya existentes, como con el seguimientode la apertura de las suras existentes ms representativas.

Los resultados de la exploracin con GEORADAR, y de estaltima auscultacin, unidos a la inspeccin visual del intradsdel revestimiento y calzada, teniendo en cuenta la situacin,frecuencia y magnitud de los daos, as como la cuanta y

32 / 31 a 54


33/108


REHABILITACIN DE LOS TNELES DE NIVARES (ASTURIAS)

POR LAS PATOLOGAS DERIVADAS DEL DEPSITO

DE SALES CARBONATADAS EN SU SISTEMA DE DRENAJE

grado de las inltraciones y humedades superciales en

hastiales y calzada, han permitido realizar una tramicacinlongitudinal de ambos tubos, estableciendo los tramos enque se necesitaba la mejora en la captacin del agua su -blvea en el trasds de hastiales y solera, y el refuerzo de larigidez transversal del revestimiento y solera.

Por otra parte, los caudales, presiones y las caractersticasfsico-qumicas del agua inltrada se han conocido, o tra-tado de medir, instalando caudalmetros en la salida de loscolectores de ambos tubos, y manmetros en la boca de losdrenes con mayor inltracin, as como tomando muestrasdel agua y de los depsitos salinos presentes en diversos

lugares de los colectores.

Tras conrmar los anlisis de laboratorio, el contenido, casiexclusivo, de sales carbonatadas en la composicin de losdepsitos y concreciones, se ha realizado un estudio espec-co de la experiencia existente en el uso de sustancias inhi-bidoras de la precipitacin de este tipo de sales. De acuerdocon la experiencia internacional existente especialmenteen Alemania, se ha elegido sal de cido poliasprtico pararealizar dicha prueba.

Dado que el proyecto del revestimiento considera drenadosu trasds, las ltraciones y humedades en las zonas ms

afectadas de ambos tneles, han llevado a considerar las pre-siones del agua fretica, y los sobreempujes por alteracin delos niveles margo-arcillosos del terreno envolvente, como lasdos acciones principales causantes de las anomalas y daos.

Con estas premisas las actuaciones de mejora necesarias yms apropiadas, han sido las tendentes a lograr una situacindrenada del trasds de los hastiales, en todos los tramos coninltracin signicativa, y adems, en las partes con daosen hastiales y calzada, las que producen un aumento de laresistencia y rigidez transversal del revestimiento y solera.

El anlisis de comportamiento, considerando esas accionesdesestabilizadoras y las posibles mejoras, se ha realizadopor medio de un modelo numrico, de elementos nitos conel cdigo Plaxis-2D.

Se ha comenzado con un anlisis retrospectivo de las fasesseguidas durante la construccin, y se ha nalizado concluyen-do, que la principal accin que explica la cuanta de las conver-gencias despus de ella y los daos en hastiales y calzada, hasido la subpresin del agua fretica en el terreno envolvente.

Asimismo, segn los resultados del modelo, el rebajamiento

de estas ltimas, como consecuencia del funcionamiento co-rrecto de la captacin y desage del sistema de drenaje, debedar lugar a una estabilizacin inmediata de las convergencias,y un aumento de la seguridad estructural del revestimiento ysolera, adems de eliminar casi en su totalidad, las inltra-ciones y las humedades superciales en hastiales y calzada.

Adicionalmente, el refuerzo con bulones subhorizontales delos hastiales alivia los esfuerzos de exin y cortante en elrevestimiento y solera, mientras que los bulones verticalesde arriostramiento de la solera, son ecaces principalmenteen caso de mal funcionamiento del sistema de drenaje, y

con la nueva aparicin de subpresiones del agua freticaen el trasds.

Con esas conclusiones, las principales actuaciones de me-jora en el sistema de drenaje han comprendido el refuerzode la captacin, mediante drenes californianos en los tra-mos de ambos tubos con manifestaciones signicativas deexistencia de agua en el trasds, junto con la ejecucin denuevas arquetas en los colectores de evacuacin, de modoque la separacin entre ellas sea sucientemente pequeapara permitir la limpieza de mantenimiento de los conductos.

Adems, en las zonas donde las deformaciones y daos del

revestimiento han sido de mayor entidad, se ha aumentadola rigidez y resistencia de los hastiales arriostrndolos trans-versalmente con bulones activos.

Finalmente de cara a lograr el buen funcionamiento del sistemade drenaje, de modo seguro y normalizado, se ha realizado unestudio analizando los factores fsico-qumicos, que intervienenen la formacin de depsitos carbonatados, y el efecto inhibidorsobre ellos del cido poliasprtico dispuesto en algunas de lasnuevas arquetas de los colectores, que ha permitido denir unnuevo procedimiento, para mantenimiento y conservacin delsistema de drenaje, estableciendo, tanto las tareas de inspec-

cin y limpieza a realizar, como la frecuencia de las mismas.

3. Informacin de partida

3.1. Geotecnia y secciones tipo del tnel

Los tneles ubicados entre los PKs 362+910 y 365+283,atraviesan las series carbonatadas del Jursico inferior, queest caracterizado por una alternancia de calizas, dolomas ymargas. Las caractersticas principales de dichos materialesse exponen a continuacin:

31 a 54/33


34/108



- Calizas:

Aspecto tableado y juntas rellenas de arcilla Fuerte meteorizacin Gran variacin del RQD Fenmenos de karsticacin, frecuentes cavidades

rellenas de arcillas de descalcicacin Contenido CaCO

3= 50 %

RCS entre 142 y 800 kg/cm2

Grado de meteorizacin entre II y V en la clasicacinISRM (VI es la mxima meteorizacin)

- Arcilla de decalicacin: Arcillas de plasticidad media, con LL del 50 % y un IP

del 28 % ndice de Hinchamiento (E. Lambe) = 0,702 kg/cm2yCPV 5,9 % (material crtico)

- Margas arcillosas: Por el contenido en carbonato, que es inferior al

15 %, predominan las arcillas margosas sobre lasmargas arcillosas, lo que va a ser determinante en sucomportamiento

Contenido CaCO3< 15 % = arcilla margosa

RCS entre 1,35 y 17,28 kg/cm2 GM entre III y V en la clasicacin ISRM ndice de Hinchamiento (E. Lambe) entre 0,026 y

0,052 kg/cm2= No crtico

Construidos con la tcnica del Nuevo Mtodo Austriaco(NATM), se utilizaron un total de nueve tipos de seccionesde sostenimiento, dado el seguimiento de detalle que sehizo durante la obra y los problemas acaecidos. Dichassecciones se exponen en la Tabla 2 adjunta, y su mayornmero, respecto a las seis del proyecto, da idea de lasdicultades encontradas durante la excavacin.

Durante la excavacin se encontraron signos evidentes dekarsticacin (cuevas, litoclasas con signos de lavado y al-teracin qumica, etc.). Adems fue necesario utilizar, enalgunas zonas, solera provisional en el avance, dados losmovimientos horizontales de los hastiales, provocados, ge-neralmente, por la existencia de tensiones horizontales natu-rales; en esas zonas se dispuso, al ejecutar el revestimiento,una contrabveda de hormign, en una longitud aproximada

Tabla 2. Tipos de sostenimiento

utilizados durante la excavacin

34 / 31 a 54


35/108


REHABILITACIN DE LOS TNELES DE NIVARES (ASTURIAS)

POR LAS PATOLOGAS DERIVADAS DEL DEPSITO

DE SALES CARBONATADAS EN SU SISTEMA DE DRENAJE

Fig. 1. Seccin tipo con

contrabveda

Fig. 2. Seccin tipo con solera

del 15-20% del tnel (Fig. 1). En el resto se dispuso soleraplana de hormign en masa, sobre una capa drenante de 20cm de espesor (Fig. 2).

3.2. Sistema de drenaje y sus modicaciones

El proyecto inclua un drenaje por gravedad, favorecido por lapendiente topogrca continua (sin punto bajo), que constade dos colectores principales (guras 1 y 2): a) Colectorde vertidos,situado en el hastial izquierdo, con un caz de

recogida a nivel de rme; dispone de pequeas arquetasde registro con cierre hidrulico, y b) colector de ltracionespara recoger las aguas procedentes de los drenes colectoresy de la manta drenante; no dispone de arquetas de registrosituadas en puntos intermedios.

Al poco tiempo de la entrada en servicio, se apreci exis-tencia de obstrucciones importantes de carbonato clcicoen los tubos que conformaban el sistema de evacuacin de

31 a 54/35


36/108



las aguas (Fig. 3). Debido a la ausencia de arquetas inter-

medias en el colector de ltraciones, se tuvo que conectareste ltimo (ya anulado en diversos puntos por la citadaacumulacin mineral) al colector de vertidos, para lograr laevacuacin de todas las aguas existentes, y as mantener laseguridad en el trco rodado (Fig. 4).

3.3. Patologas existentes

La deposicin y acumulacin de carbonato clcico ha provo-cado la formacin de barreras slidas, a veces de magnitudconsiderable, las cuales impiden el correcto funcionamientode los sistemas de drenaje, tanto de los drenes colectores ydel colector de ltraciones, como del colector de vertidos,

conectado a este ltimo. Adems se han detectado diversosmovimientos y deformaciones en el revestimiento y daos(suras) en hastiales y calzada.

La carbonatacin no solo ha taponado, en parte, el tubo-dren bajo solera sino que ha disminuido fuertemente lapermeabilidad de la grava que se dispuso bajo ella paracaptar el agua y ser evacuada por el dren. Posiblementedebido a la prdida o disminucin de la capacidad drenan-te del tnel, se ha producido un aumento de la subpresinactuante sobre el inicio de los hastiales y la solera delrevestimiento.

A nales del ao 2012, por parte de la empresa de con-servacin, se procedi a la medida de convergencias enFig. 3. Obstruccin en las canalizaciones del tnel

Fig. 4. Esquema

del funcionamiento

actual del drenaje

en los tneles d

revista 2014 aetos túneles

Documents