Cap. Tunel.doc

8/18/2019 Cap. Tunel.doc

1/13

TUNEL

INTRODUCCIÓN:

Es probable que la construcción de túneles, debe de haber sido una de las primeras obras del

hombre, quizás por tener como testigos excavaciones frecuentes en calizas por el aguasubterránea, que permitieron a los primeros hombres una idea primigenia de abrirse paso através de las rocas, sea para habitarlas como cuevas, como desagüe en minas y canteras yoconducción de aguas de una cuenca a otra y en la construcción de caminos!

"oy en d#a, los túneles se siguen utilizando para los mismos fines y otros, pero con técnicasmodern#simas para$ transporte de carga, pasa%eros, agua, ferrocarriles, refugios,estacionamientos, militar, control, gas, telefon#a, electricidad, almacenamiento, alcantarillado,enfriamiento, desechos radiactivos, etc! &ero en general pueden clasificarse como hace cientosde a'os en acueductos y viaductos!

(e todas las actividades, en el e%ercicio de la profesión del ingeniero, la construcción de túneleses donde se aplica la )eolog#a y geotecnia e manera extensa y apropiada, y cuyos problemasse solucionan geológicamente, pues ellos se excavan el alguna parte de la corteza terrestre, seacual fuere el tipo de roca a excavar!

Definición

*n túnel es una obra subterránea, artificial, horizontal o casi horizontal cuyo ob%eto es lacomunicación de dos puntos abierto en la superficie, para realizar el transporte de personas,agua, o materiales entre otras cosas!

+os túneles se construyen excavando en rocas, deba%o de la superficie terrestre, o deba%o delnivel de agua Eurotúnel, -runel, etc,. utilizando máquinas, taladros y manualmente$

• +os medios mecánicos mediante minador puntual rozadora., minador a seccióncompleta o tuneladoras maquinaria sofisticada o T.B.M. del inglés Tunnel BoringMachine. que es una máquina capaz de excavar túneles a sección completa, a la vezque contiene una fa%a transportadora para la eliminación del desmonte, y también en elentibamiento si fuese necesario, ya sea en forma provisional o definitiva!

• &erforación utilizando taladros, en el frente del túnel y voladura del mismo medianteexplosivos!

• /anual, método humano en el que los obreros pican con martillo neumático la sección aexcavar y otra partida de obreros desescombran manual o semi0manualmente!

&uede servir para$

• 1ránsito de peatones, ciclistas, veh#culos a motor, ferrocarriles, metros que estánconstituidos por un sistema de redes de túneles ferroviarios2

• *nir cuencas hidrográficas vecinas, para transportar agua para consumo, para generarhidroenerg#a, como alcantarillas o cloacas., por medio de viaductos, o para atravesarmacizos geológicos importantes2

• 3omo comunicación de los niveles de extracción en la explotación de minassubterráneas!

1

http://es.wikipedia.org/wiki/Idioma_ingl%C3%A9shttp://es.wikipedia.org/wiki/T%C3%BAnelhttp://es.wikipedia.org/wiki/Cuenca_hidrogr%C3%A1ficahttp://es.wikipedia.org/wiki/Minahttp://es.wikipedia.org/wiki/Idioma_ingl%C3%A9shttp://es.wikipedia.org/wiki/T%C3%BAnelhttp://es.wikipedia.org/wiki/Cuenca_hidrogr%C3%A1ficahttp://es.wikipedia.org/wiki/Mina


2/13

• &ara extracción del material de la mina siguiendo una capa, filón o masa mineralizada,llamada galer#a!

• 3onducir otros servicios como cables de comunicaciones, gas, petróleo, ductos, etc!• &ara uso militar, guardar desechos radiactivos, etc!

1uneladora de tipo topo utilizada en 4ucca /ountain, 5ashington!

2

http://es.wikipedia.org/wiki/Yucca_Mountainhttp://es.wikipedia.org/wiki/Washingtonhttp://es.wikipedia.org/wiki/Yucca_Mountainhttp://es.wikipedia.org/wiki/Washington


3/13

Estudios Geológicos

&ara todo proyecto de túnel, es importante el conocimiento del terreno donde se proyecte la

construcción del mismo, cuyas caracter#sticas son necesarias conocer, porque ella va a permitirel método de la excavación, el tipo de entibamiento, la impermeabilización a emplearse, e inclusoel trazado puede estar acondicionado al tipo de roca a atravesarse! +os estudios a realizar debecontemplar como m#nimo tres 67. e%es alternativos antes de determinar el e%e definitivo!

1odo estudio geológico debe comprender los siguientes ob%etivos$

• (eterminar las caracter#sticas f#sicas del terreno donde se ubique el e%e del túnel$geolog#a, estratigraf#a, geoestructuras, agua tanto superficial como subterránea!

• (eterminar los parámetros del terreno estudiado$ dureza, resistencia a la compresión, alcorte, cohesión, permeabilidad, 89(!

• (eterminar las bondades de la roca a atravesar en base a la experiencia, dise'ando elmétodo a construir, el entibamiento, máquina a emplearse!

1odo estudio geológico completo, consta de varios métodos de estudio, empezando por elmás simple y económico que permite tener una idea a priori del problema y luego continuarcon estudios más precisos y costosos que tributen un estudio serio y veraz donde se va aconstruir el túnel definitivamente!

&ara la construcción de un túnel, se debe planificar con antelación aspectos generales y eldise'o en detalle, para lo cual debe de considerarse los estudios siguientes$

• Estudios anteriores!• 1opograf#a• :erofotograf#as• )eolog#a de superficie• ;#smica de refracción• &rospección geoeléctrica• ;ondeos y excavaciones


4/13

>! +a ?localización@ para un túnel puede ser a través de una monta'a, un macizo, estarsumergido o ser urbano!

A! ?El terreno@ puede ser desde un limo blando hasta una roca dura uniforme con suscorrespondientes caracter#sticas geológicas!

7! +as ?dimensiones y geometr#a@ son las de un túnel terminado$ ancho, altura y longitud, %untocon lo niveles, pendientes y curvas!

B! +a ?forma estructural@ puede ser c#rculo, herradura, rectángulo o cualquier otra forma queincorpore hierro colado, concreto, alba'iler#a, concreto lanzado, etc! &ara soportar la cargaimpuesta! +a naturaleza del terreno y el método constructivo inciden en ello!

C! +os ?métodos constructivos@ var#an desde la perforación por barrenos y explosivos, o por unamáquina excavadora de túneles tuneladora. con o sin escudo, hasta el corte y relleno endiversas secuencias e incluye a los túneles pre fabricados sumergidos!

D! El ?equipamiento@ del túnel terminado incluye las calzadas o las v#as de ferrocarril,iluminación, ventilación, acabados decorativos y funcionales y sistemas de control!

"!inci#les funciones

+a función de un túnel terminado, reviste una importancia fundamental en sus dimensiones,forma y revestimiento as# como su localización, suelo, dimensiones, geometr#a, costo y lo másrelevante la perforación y el uso! +as principales funciones que tienen son las siguientes$

a! Transporte

a!> (e personas y productos$ pasos a desnivel para peatones y ciclistas,ferrocarriles y subterráneos, carreteras!

a!A (e agua$ canales, abastecimientos urbanos, irrigación, hidroenerg#a, aguade enfriamiento!

a!7 ;istemas de :lcantarillado

a!B ;ervicio de cables y ductos

b! Almacenamiento y plantas

b!> Estacionamiento de veh#culos

b!A :lmacenamiento de petróleo

b!7


5/13

c! Protección de personas

c!> 8efugios

c!A &untos de control

Not $ la razón de construir un túnel para transporte, es hacer factible el paso por deba%o deobstáculos tipo monta'as, colinas, r#os o mares, calles de una ciudad y los edificios u otrasestructuras!

Ti#os de Túneles

;abiendo que un túnel es una estructura de paso subterráneo, ya sea a través de un cerro,cordillera, o por deba%o del nivel del mar o un r#o, los tipos de túneles se consideran según lascondiciones y pueden ser$

a! &or la función que desempe'an v#as de transporte, centrales hidroeléctricas,agua, miner#a, militar, electricidad, gas, telefon#a, peatonales, urbanos,industriales, seguridad, control, etc!

b! &or las condiciones topográficas$ túnel de monta'a, sub0fluvial, lacustre ymarino!

c! &or la forma de la sección transversal a usarse, que depende de ciertos factorescomo condiciones estáticas, caracter#sticas del terreno suelo o roca., formacióngeológica del área, condiciones hidrogeológicas y métodos de construcción!

+as formas adoptadas pueden ser$ circulares, ovoides, trapezoidales, de herradura,parabólico y compuerta!

Condiciones Geológics

En esta actividad debe considerarse, tanto en el estudio como en el dise'o lo siguiente$

• +as condiciones de suelos y rocas, influencia de estructuras geológicas y zonas cr#ticas,alteración, etc!

• El grado geotérmico a gran profundidad no es real, pero mediante un perfil geotérmico

puede controlarse los efectos de aumento de temperatura por otros motivos, reaccionesqu#micas, etc!• &osibles estratos geológicos acu#feros, donde el contenido del ion sulfato en el agua

subterránea, el &h, pueden ser de gran interés en los da'os por evitar o prever!• *bicación de pozos de ventilación, no deben significar cambios bruscos en las

secciones, pues constituyen zonas débiles ante la acción de sismos y aún estática!• /étodos de excavación más apropiada y selección de equipo dependen del tipo de roca,

su estado y comportamiento durante la perforación o construcción del túnel!• ona de entibamiento y seguridad, están ligadas a las imperfecciones y alteraciones de

las rocas, al cambio de estados de esfuerzos en la abertura, etc!• 1ipo y calidad del revestimiento, es función de las rocas, esfuerzos de corte, s#smicos,

as# como el tipo de material usado en el revestimiento!

5


6/13

• &ara el material extra#do, de ser utilizado, se debe realizar, previamente, un estudiopetrográfico y mecánica de rocas!

+a razón de construir un túnel para transporte, es la de hacer factible el paso por deba%o deobstáculos que pueden ser cadenas monta'osas, macizos, colinas, r#os, mares, calles de una

ciudad, edificios u otras estructuras!

Fses del Estudio Geológico

• :nálisis de la documentación e información geológica, adecuándola a los ob%etivos delestudio y función del túnel, donde se observa que no se encuentra la misma clase derocas entre la superficial y la subterránea y entre ellas! En las entradas se encuentranlas zonas más inestables de todo el e%e, debiéndose proteger de deslizamientos,presiones excesivas etc! +o normal es que siempre hay cambios fundamentales sea porrazones geológicas locales o regionales, tales como tipo de suelos, rocas, alteracionestanto superficiales como subterráneas, as# como sus propiedades f#sicas, mecánicas e

hidráulicas que var#an según el grado de alteración y alterabilidad, asimismo el contactocon otras formaciones o sistemas de geoestructuras, etc!

Fse "!eli$in!: &revia documentación y análisis correspondiente se selecciona$

• 3artas cartográficas, mapas, aerofotograf#as, para su evaluación y verificación en elreconocimiento y exploración superficial! Es necesario efectuar una topograf#a adecuaday su correspondiente mapeo geológico croquis., tanto del e%e o de los e%es alternativos y

de su entorno, ya que dicha información, luego será sometida a verificaciones de laszonas cr#ticas que puedan presentar cierto peligro en la construcción, para ello se debereunir una serie de informes de sondeos, y prospección geof#sica!

Fse definiti%

• Es indispensable efectuar con mayor detalle los levantamientos topográficos,geomorfológicos y geológicos, a una escala que brinde una me%or información delcampo!

Fse de Dise&o

(e acuerdo a los estudios arriba descritos, al que se acompa'a el geotécnico, permitirán ladefinición de las condiciones del dise'o y decisión de la inversión o no de la obra, cuyainfluencia queda establecido por$

• &rospección geof#sica, en lo referente a perfiles a lo largo del e%e del túnel y transversalal mismo especialmente en zonas cr#ticas

• :nálisis de fallas, que pueden ser activas o no!• Evaluación de las discontinuidades, tipo sistemas de fracturas, diaclasas y su

tratamiento por inyecciones o reforzamiento!• :plicaciones debido a filtraciones, erosión, disolución, otras!• Fngulo de inclinación y rumbo de los estratos y plegamientos que aumente la

inestabilidad o me%ore ésta!

6


7/13

• Estabilidad de la masa rocosa durante el proceso constructivo as# como sumantenimiento futuro!

• (ise'o del entibamiento a usarse tanto temporal como definitivo, as# como elrevestimiento!

• (e existir proceso Gárstico, determinar su magnitud y nivel de acción!• ;ondeos geonósticos del estado de las rocas y sus propiedades en las zonas cr#ticas!

En caso de duda o poca información geológica!• :nálisis de gases, traslado de equipos, escombros, limitaciones, usos, seguridad, etc!

Condiciones 'id!ológics

El agua durante el proceso constructivo en un túnel, es un factor negativo, por tanto hay quepreverlo con gradientes y contragradientes adecuadas y tratar de solucionar su concentración atal punto que no presente dificultades al proceso constructivo, excavaciones y sostenimiento dela estructura! *n buen drena%e e impermeabilización aseguran su mantenimiento futuro, para ellodebe conocerse la hidrolog#a del lugar y los parámetros conducentes a un buen drena%e, y laspropiedades f#sicas y mecánicas de las rocas en el estado actual, en la construcción y en su vidaútil!

Condiciones Geot(cnics

• Mec)nic de *uelos: depende de las presiones que actúan antes, durante y despuésde la abertura, como en el estado del suelo que se encuentra en el terreno que atraviesael túnel, siempre la presencia de suelos blandos es sinónimo de inestabilidad de la roca,siendo máxima cerca de superficie!

*uelos Est!tificdos: *n túnel en rocas sedimentarias yo suelo

estratificado, sufre un efecto por acción de cargas peso propio. de lasrocas o suelo de la bóveda que actúa sobre el techo del túnel! E%!1úneles en suelo problema se han dise'ado y construido, y para ello serequiere de un conocimiento geotécnico amplio del suelo, :s# comotécnicas propias para cada caso! En /éxico se construyó el metro enarcillas de alta compresibilidad2 en :rgentina en loes de fácilconstrucción y estabilidad, de hacerlo en 1acna y +ima ser#a en gravasy conglomerados!

Te!!enos Inco+e!entes: o friccionantes, la presión sobre la cumbreradel túnel es independiente de la altura de las capas superpuestas! =otoma en cuenta la presión del fondo de la altura del núcleo interno!

Te!!enos Co+e!entes: +a resistencia de una roca a compresión en eltecho de un túnel lo da una altura de columna de la misma roca

Te!!enos "seudoco#+e!entes: En los cuales es necesario traba%ar conun factor de seguridad y se origina debido a diversos factoresinfiltración de agua por e%!., luego disminuye el ángulo de friccióninterna y aumenta en el interior del túnel!

• Mec)nic de Rocs: ;e refiere en este caso a observar si hay fallas en los hastiales deltúnel y la necesidad o no de revestimiento!

7


8/13

Const!ucción:

El método de construcción depende much#simo de la capacidad de sustentación de la roca, yademás es comple%a que sólo es eficaz en el grado en que sus diversos elementos esténintegrados satisfactoriamente dentro de dicho proceso!

*egu!idd

+a seguridad está acompa'ada de la calidad de la roca donde se perfora un túnel, sea enterrenos blandos como en duros en sus varias configuraciones geológicas, para lo cual se debetener en consideración la calidad de roca y un buen control del mismo por el especialista!

G!ndes túneles

• Eurotúnel2 • 1únel ;eiHan2 este túnel es el más largo del mundo y es ferroviario. Mide 53km y enlaza

Honshû con Hokkaidô en Ja!n.

• 1únel de +Irdal, en =oruega2 túnel de carretera de "#$5km %ue conecta &'rdal y (urland$en el condado )ogn og *+ordane al oeste de ,oruega.

• 1únel del 3risto 8edentor, en la frontera entre :rgentina y 3hile2 • 18:/ /etropolitano de :licante2 • 1únel del /ont -lanc2 • 1únel del ;implón2• 1únel de &a%ares2 • 1únel de )uadarrama2 • 1únel de ;an &edro2

8

http://es.wikipedia.org/wiki/Eurot%C3%BAnelhttp://es.wikipedia.org/wiki/T%C3%BAnel_Seikanhttp://es.wikipedia.org/wiki/T%C3%BAnel_de_L%C3%A6rdalhttp://es.wikipedia.org/wiki/Noruegahttp://es.wikipedia.org/wiki/T%C3%BAnel_del_Cristo_Redentorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Argentinahttp://es.wikipedia.org/wiki/Chilehttp://es.wikipedia.org/wiki/TRAM_Metropolitano_de_Alicantehttp://es.wikipedia.org/wiki/Mont_Blanchttp://es.wikipedia.org/wiki/T%C3%BAnel_de_Pajareshttp://es.wikipedia.org/wiki/T%C3%BAnel_de_Guadarramahttp://es.wikipedia.org/wiki/T%C3%BAnel_de_San_Pedrohttp://es.wikipedia.org/wiki/Eurot%C3%BAnelhttp://es.wikipedia.org/wiki/T%C3%BAnel_Seikanhttp://es.wikipedia.org/wiki/T%C3%BAnel_de_L%C3%A6rdalhttp://es.wikipedia.org/wiki/Noruegahttp://es.wikipedia.org/wiki/T%C3%BAnel_del_Cristo_Redentorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Argentinahttp://es.wikipedia.org/wiki/Chilehttp://es.wikipedia.org/wiki/TRAM_Metropolitano_de_Alicantehttp://es.wikipedia.org/wiki/Mont_Blanchttp://es.wikipedia.org/wiki/T%C3%BAnel_de_Pajareshttp://es.wikipedia.org/wiki/T%C3%BAnel_de_Guadarramahttp://es.wikipedia.org/wiki/T%C3%BAnel_de_San_Pedro


9/13

1únel del ferrocarril de la costa en el municipio de ;ant &ol de /ar, de la prov#ncia de -arcelona

9

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/6/67/Tunel_SantPol.JPG


10/13

10


11/13

1únel )uadarrama

11


12/13

1únel )uadarrama

EUROTUNEL

12

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/5/59/Channel_Tunnel_geological_profile_1.svg


13/13

13

Cap. Tunel.doc

Documents

Transcript of Cap. Tunel.doc