ES2253794T3 - Procedimiento para ensanchar carreteras, autopistas o tuneles de via ferrea, sin necesidad de interrumpir el trafico. - Google Patents
Procedimiento para ensanchar carreteras, autopistas o tuneles de via ferrea, sin necesidad de interrumpir el trafico.Info
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Abstract
LA INVENCION SE REFIERE A UN METODO PARA ENSANCHAR TUNELES DE CARRETERAS, AUTOPISTAS O FERROCARRIL, SIN INTERRUMPIR EL TRAFICO, EL METODO COMPRENDE: UN PRIMER PASO EN EL CUAL SE LLEVA A CABO UNA PERFORACION DE MUESTRAS DEL SUELO INCLUIDO ENTRE EL PERFIL TEORICO DEL TUNEL ENSANCHADO Y EL DEL ANTIGUO TUNEL EXISTENTE, DESPUES DE HABER PROBABLEMENTE OPERADO SOBRE EL SUELO INCLUIDO ENTRE EL PERFIL TEORICO DEL TUNEL ENSANCHADO Y EL DEL ANTIGUO TUNEL EXISTENTE, MEDIANTE OPERACIONES DE REFUERZO EN EL FRENTE DE LA PERFORACION Y OPERACIONES DE PRECONTENCION DE LA ACANALADURA DE ENSANCHAMIENTO, Y UN SEGUNDO PASO EN EL CUAL EL REVESTIMIENTO FINAL, QUE COMPRENDE UNO O MAS ARCOS DE SOPORTES PREFABRICADOS SE DISPONEN, EN MUESTRAS, CERCA DEL FRENTE DE PERFORACION, DE ACUERDO CON UN PRINCIPIO DE "BOVEDA ACTIVA".
Description
Procedimiento para ensanchar carreteras,
autopistas o túneles de vía férrea, sin necesidad de interrumpir el
tráfico.
La presente invención se refiere a un
procedimiento para ensanchar carreteras, autopistas o túneles de vía
férrea, sin necesidad de interrumpir el tráfico.
Debido a las demandas de tráfico cada vez
mayores, suele ser necesario ensanchar los carriles de carreteras,
autopistas o vías férreas para mejorar sus capacidades de gestión
del tráfico.
Aun cuando este problema se puede resolver de una
manera comparativamente fácil, en el caso de vías o carriles que se
extienden en toda su longitud sobre superficies, la solución de este
problema es muy compleja y casi imposible, puesto que las
mencionadas vías o carriles pasan a través de construcciones de
túneles.
De hecho, un ensanchamiento de un túnel en
funcionamiento implicaría grandes problemas principalmente
relacionados con la incomodidad y seguridad de los usuarios así
como problemas técnicos y operativos relacionados con las obras de
ensanchamiento que han de realizarse a través de un suelo ya
perturbado por una anterior excavación o excavación, además de los
problemas relacionados con las condiciones de
tensiones-deformaciones que se producen cuando se
realizan las operaciones de ensanchamiento. En los documentos EP
334.262 y FR 2.230.806 se ilustran procedimientos conocidos para
ensanchar túneles.
En consecuencia, el objetivo de la presente
invención es resolver los problemas antes citados, proporcionando
un procedimiento de construcción que permita ampliar los túneles de
carreteras, autopistas y vías férreas, sin necesidad de interrumpir
el tráfico.
Dentro del alcance del objetivo antes mencionado,
un principal objeto de la presente invención es proveer un
procedimiento que sea muy seguro para los usuarios al mismo tiempo
que se reduzcan al mínimo las molestias para el usuario.
Otro objeto de la presente invención es
proporcionar un procedimiento que sea muy flexible en su aplicación
a cualquier tipo de suelos y condiciones de
esfuerzos-deformaciones que se produzcan cuando se
realice dicho procedimiento.
Otro objeto de la presente invención es
proporcionar un procedimiento que permita adaptar los tiempos de
trabajo designados, con independencia del tipo de suelo y las
condiciones de tensiones-deformaciones implicadas,
al mismo tiempo que se reduce a un mínimo el tiempo y el coste de
realización planificados, para reducir consecuentemente a un mínimo
las desviaciones de los carriles de tráfico y, en consecuencia, la
incomodidad del usuario.
Otro objeto de la presente invención es
proporcionar un procedimiento concretamente diseñado para resolver
el problema de una posible presencia, en el contorno del cable
existente, de una banda de suelo que haya sido ya afectada por
fenómenos de plastificación y que pudieran perturbarse todavía
más.
Otro objeto de la presente invención consiste en
un procedimiento que permita ensanchar la sección transversal de un
túnel sin causar ningún daño por deformaciones en el suelo que se
está perforando, cuyas deformaciones aplicarían grandes tensiones
sobre el recubrimiento del túnel ensanchado final e implicaría
sedimentaciones superficiales diferenciales muy peligrosas para
cualquier construcción existente.
Según un aspecto de la presente invención, el
objetivo y los objetos antes citados, así como otros objetos, que
se harán más evidentes en lo sucesivo, se consiguen mediante un
procedimiento para ampliar túneles de carretera, autopistas o vías
férreas, sin interrumpir el tráfico, caracterizado porque dicho
procedimiento comprende:
- -
- una primera fase, en la que el suelo incluido entre el perfil teórico del túnel ampliado a realizarse y el del túnel existente antiguo que se perfora, mediante muestras y
- -
- una segunda fase, en la que el recubrimiento final, que comprende uno o más arcos de cuñas prefabricadas se deposita, por muestras, próximos al frente de excavación, según el principio de "bóveda activa".
Otras características y ventajas del
procedimiento según la presente invención se harán más evidentes en
lo sucesivo a partir de la siguiente enseñanza de una realización
preferida, aunque no exclusiva, de dicho procedimiento, que se
ilustra, a modo de ejemplo indicativo, pero no limitativo, en los
dibujos adjuntos en donde:
La Figura 1 es una vista esquemática que ilustra
el procedimiento de ampliación de túneles según la invención,
mostrándose el túnel, en su sección transversal longitudinal, a
través de un plano vertical;
la Figura 2 es una vista en sección transversal
de la Figura 1, tomada a lo largo de la línea de sección
II-II;
la Figura 3 es una vista en sección transversal
esquemática similar a la de la Figura 1 que ilustra la fase de
depósito de cuñas alternando con la fase de excavación frontal;
la Figura 4 es una vista en sección transversal
de la Figura 3 según la línea de sección IV-IV;
la Figura 5 ilustra, de forma esquemática, una
sección transversal de un túnel que es ampliado, en el caso en que
se utilice un elemento de acoplamiento estructural que acopla el
túnel ensanchado y el arco inverso del túnel existente;
la Figura 6 es una vista en sección transversal
longitudinal que ilustra el túnel la Figura 5;
la Figura 7 es una vista esquemática que ilustra
un túnel de sección transversal objeto de ensanchamiento, pero
utilizando un nuevo arco invertido o reverso ya colado y
la Figura 8 es una vista en sección transversal
longitudinal que ilustra el túnel la Figura 7.
Con referencia a los números de las Figuras antes
citadas, el procedimiento según la presente invención comprende
sustancialmente:
- -
- una primera fase, en la que el suelo incluido entre el perfil teórico del túnel ensanchado 1 a realizar y el del túnel existente antiguo 2 se perfora mediante muestras (cuyo tamaño dependerá de las características del suelo implicadas);
- -
- una segunda fase, en la que el recubrimiento final, que comprende uno o más arcos de cuñas prefabricadas 3 se deposita mediante muestras, (que tienen un tamaño que coinciden con la penetración o excavación realizada en la fase anterior) próximas al frente de excavación (es decir, a un espaciado máximo de 2 a 3 metros) según el principio 2 "bóveda activa" y
- -
- una tercera fase, en la que se realiza una construcción de cimentación opcional (arco invertido).
Si fuera necesario, antes de la primera fase del
procedimiento, sería posible realizar una fase preparatoria en la
que el suelo incluido entre el perfil teórico del túnel ensanchado 1
a realizar y el del túnel existente antiguo 2 se procesa realizando
operaciones de refuerzo del frente de excavación y operaciones de
pretensión en el cable de ensanchamiento, tales como: una
"inyección de chorro" horizontal o, como alternativa, una
operación de precorte o de avance mecánico mediante tubos de resina
de vidrio inyectados y provistos de válvulas.
Dependiendo del margen operativo de la fase
preparatoria, las posteriores fases de excavación y revestimiento
(es decir, la primera y segunda fases) se puede realizar de forma
alternada, varias veces, permitiendo así que se solapen
adecuadamente los márgenes operativos de las fases preparatorias
posteriores.
Durante las dos primeras fases, se utiliza una
envolvente de acero de protección del tráfico 4 dentro de la
plantilla del túnel antiguo, siendo el aparato operativo impulsado y
accionado por encima de dicha envolvente de acero.
La separación 5 entre la envolvente de protección
metálica y el recubrimiento del túnel existente se rellena mediante
materiales insonorizantes y anti-impactos.
La envolvente de acero 4, que tiene una longitud
que corresponde a por lo menos cuatro veces el diámetro del túnel a
ensanchar, ocupará un espacio comparativamente pequeño dentro de
dicho túnel, permitiendo así que se realicen las fases operativas
sin interrumpir el tráfico de vehículos a través de los carriles de
circulación de vehículos existentes.
Al final de la segunda fase operativa, la
envolvente 4 se hará avanzar en la longitud de un margen operativo
y los diferentes pasos operativos se repetirán de forma cíclica para
proporcionar el túnel final ensanchado deseado.
La provisión de la fase preparatoria citada así
como las operaciones de refuerzo del frente de ataque y de
pretensión de cables y, en la primera y segunda fases, de las
operaciones de excavación de muestras con una construcción
inmediata del recubrimiento final incluyendo las cuñas de hormigón
prefabricado 3 según el principio de "válvula activa"
mencionado, constituye una característica principal de la invención
que, deteniendo inmediatamente las deformaciones posibles incluso
en un corto espaciado desde el frente de ataque de penetración,
permitirá resolver cualquier problema relacionado con una respuesta
deformante de la masa total.
Las fases operativas del procedimiento en
cuestión serán expuestas de una manera más detallada a
continuación.
La fase preparatoria mencionada se proporciona,
según se expuso anteriormente, para reforzar el frente de ataque de
penetración y para hacerlo avanzar, dependiendo del entorno
geológico-geotécnico operativo, operaciones de
pretensión alternadas en el cable, tales como: la "inyección de
chorro" horizontal, el precorte mecánico y un asentamiento del
frente de avance mediante tubos de resina de vidrio provistos de
válvulas 13 inyectados en el contorno del cable.
En la primera fase del procedimiento según la
invención, se realizan las operaciones de ensanchamiento, excavación
y demolición del túnel antiguo.
Estas operaciones se realizan mediante muestras
de una profundidad reducida (desde 60 a 150 cm) dependiendo de las
condiciones procesadas de tensiones-deformaciones
del suelo y el tamaño de las cuñas prefabricadas 3 para
proporcionar el revestimiento final (véase la segunda fase
operativa).
Si se permite, sería posible perforar a una
profundidad correspondiente a un múltiplo de la de dichas cuñas 3 y
a continuación, depositar varios arcos de cuñas prefabricadas 3.
El aparato para realizar esta operación de
penetración comprendería una o más herramientas de fresado así como
elementos de cizallamiento para fuertes cargas de servicio para
cortar los centros del arco y elementos metálicos que forman el
revestimiento del túnel antiguo que se va a demoler.
En la segunda fase operativa, se depositará el
revestimiento final del túnel ensanchado, constituido por arcos
prefabricados de cuñas 3.
Las principales operaciones de construcción serán
como sigue:
- A)
- desplazamiento de las cuñas 3 al frente de excavación, mediante cintas transportadoras adecuadas dispuestas en un lado del túnel ensanchado;
- B)
- aplicación, en los dos extremos en cruz, de la cuña 3 a depositarse y, en el extremo longitudinal a llevarse en contacto con el arco del revestimiento ya montado, de una resina epoxídica de fraguado atrasado;
- C)
- elevación y localización de la cuña 3 mediante un aparato de localización de cuñas, impulsando, en primer lugar, las cuñas que han de disponerse en una posición más baja, desde los dos lados del túnel, y luego disponiendo las otras cuñas en un orden ascendente, hasta cerrar la bóveda mediante la cuña clave 3a;
- D)
- aplicación de un relleno de hormigón entre la bóveda de cuñas prefabricadas 3 y el material de respaldo;
- E)
- presurización del gato hidráulico de cuña clave 3a para hacer que las cuñas 3 se adhieran perfectamente y proporcionen de inmediato la presión de contención requerida en la masa de contorno del túnel ensanchado, según el principio de "bóveda activa".
De este modo, será siempre posible, incluso en un
tiempo posterior, aumentar la presión a través de la cuña clave 3a,
dependiendo del comportamiento del suelo.
En la tercera fase operativa, la construcción de
la cimentación, si fuera necesario, se realizará depositando un
acoplamiento simple 20 entre el revestimiento del nuevo túnel
ensanchado y el arco invertido 21 del túnel antiguo o mediante la
colada de un arco invertido adecuado 22.
Durante esta tercera fase operatoria, para no
interrumpir el tráfico a través del túnel, se aplican momentos
deflexión que son capaces de dividir la sección existente del arco
de cuñas prefabricadas.
La mecanización completa de las fases operativas
del procedimiento según la presente invención, junto con el ritmo
de avance uniforme y el tiempo de construcción corto proporcionado,
producirán grandes ventajas con respecto al coste de la zona de
construcción así como el ritmo de construcción.
Además, la posibilidad de realizar todas las
operaciones de ensanchamiento mientras se protege la carretera
mediante una envolvente de acero, el tráfico puede proseguir con
seguridad, lo que reducirá en gran medida las incomodidades del
usuario.
Por último, la alta flexibilidad del
procedimiento según la invención permitirá operar bajo cualquier
condición de tensión-deformación y del suelo, en un
entorno completamente seguro.
Aunque el procedimiento de la invención se ha
enseñado e ilustrado con referencia a una de sus realizaciones
preferidas, debe ser evidente que la realización enseñada es
susceptible de numerosas modificaciones y variaciones, todas las
cuales estarán dentro del alcance de la invención, deben
considerarse los siguientes casos:
- -
- realmente, en el caso de un túnel de vía férrea, después de haber ensanchado este túnel, el tráfico de trenes debe detenerse de alguna manera para poder recuperar los carriles. Mientras tanto, se realizará el acoplamiento de construcción del revestimiento final del túnel ensanchado y el arco invertido del túnel antiguo o (cuando se requiera por requerimientos estáticos) el arco invertido será objeto de cola- da;
- -
- por el contrario, en el caso de un túnel de carretera de dirección única entonces, mediante una ordenación adecuada de las operaciones de ensanchamiento de carriles de la carretera con realización de la cimentación, el tráfico se efectuará en al menos un carril para cada dirección de circulación.
Análogamente, en los túneles de autopistas de
dirección doble y dos carriles para cada dirección de circulación,
el tráfico siempre se puede realizar en al menos uno o dos carriles
para cada dirección de circulación, conmutando adecuadamente desde
una forma a otra las operaciones de cimentación y ensanchamiento de
carriles de carreteras y, como opción, conmutando el tráfico, según
las necesidades, a los carriles de tráfico disponibles.
A partir de la anterior descripción y de la
observación de los dibujos adjuntos, debe resultar evidente que la
invención consigue completamente el objetivo y los objetos
previstos.
En particular, debe resaltarse el hecho de que el
procedimiento según la invención permite resolver todos los
problemas implicados en la ampliación de túneles de carretera,
autopista o vía férrea, al mismo tiempo que permite un tráfico
continuo durante las operaciones de ensanchamiento.
En particular, el procedimiento de la invención,
con una posible provisión de "operación de pretensión de
cables", reducirá o eliminará cualesquiera deformaciones en el
frente de excavación y cable, evitando así un aflojamiento
incontrolado de la masa en la que se opera y proporcionando un
trabajo de excavación o excavación muy seguro.
La aplicación de un revestimiento final que
comprende arcos de cuñas prefabricadas según el principio de
"bóveda activa", realizado sobre fondos reducidos y en
consecuencia, con un pequeño espaciamiento desde el frente de
excavación, satisfará cualquier requisito de realizar pruebas
estabilizadoras de naturaleza pasiva, tal como el uso del
denominado hormigón splitz y centros de arcos.
La posibilidad, proporcionada por el
procedimiento de la invención, de pre-presionar el
revestimiento final, por medio del gato hidráulico de cuñas claves,
permitirá recentrar las cargas en su lugar de aplicación.
Claims (7)
1. Procedimiento de construcción para ensanchar
los túneles de carreteras, autopistas y, vías férreas sin
interrumpir el flujo del tráfico, comprendiendo dicho procedimiento
una primera fase en la cual un suelo entre un perfil teórico del
túnel final ensanchado 1 y el de un túnel original 2 se excava, por
etapas, para ensanchar y demoler dicho túnel original 2, una
segunda fase, en la cual un refuerzo final, constituido por uno o
más arcos que comprende una pluralidad de segmentos prefabricados 3
es inmediatamente colocado por etapas a una distancia máxima de 2 a
3 metros desde un frente de excavación, en el cual dicha segunda
fase comprende: el transporte de dichos segmentos 3 hacia dicho
frente; la aplicación de una resina epoxídica de fraguado retardado
sobre las dos extremidades de cada segmento 3 a colocar y sobre una
pared de cada segmento que entrará en contacto con un arco de
refuerzo que fue ya montado; la elevación y el posicionamiento de
dicho segmento 3 por una máquina de posicionamiento de segmento,
posicionando primeramente los segmentos más bajos sobre cada pared
del túnel y a continuación, los segmentos según el orden ascendente
hasta que el arco esté completo con el posicionamiento de un
segmento clave 3a; el posicionamiento de un gato hidráulico en el
segmento clave bajo presión para generar la adherencia de dichos
segmentos unos con los otros para producir, perfecta e
inmediatamente, un efecto necesario de pretensado para confinar el
suelo alrededor del túnel ensanchado, en el cual antes de dichas
primera y segunda fases, el suelo entre dicho perfil teórico del
túnel final ensanchado 1 y el del túnel ordinario 2 es reforzado y
las operaciones de pretensión son realizadas alrededor de una
cavidad de dicho túnel final ensanchado 1, en el cual dicho
procedimiento comprende una tercera fase, en la cual se realiza una
construcción de cimentación, apropiada a dicho túnel final
ensanchado 1 y en el cual, en dichas primera y segunda fases y
durante el refuerzo del frente y de la pretensión de la cavidad de
dicho túnel final ensanchado, una envolvente de acero 4 de
protección de tráfico se coloca en el interior del perfil del túnel
original 2, por debajo de la cual se acciona y desplaza cualquier
maquinaria utilizada en la realización de refuerzo del frente y de
la pretensión de la cavidad del túnel final ensanchado 1.
2. Procedimiento de construcción, según la
reivindicación 1, en el que un espacio hueco entre el refuerzo del
túnel original y dicha envolvente de acero 4 de protección del
tráfico se rellena con un material de insonorización y/o
antichoques.
3. Procedimiento de construcción, según la
reivindicación 1, en el que dicha envolvente de acero 4 de
protección del tráfico presenta una longitud igual a por lo menos
cuatro veces un diámetro de dicho túnel original a ensanchar.
4. Procedimiento de construcción, según la
reivindicación 1, en el que de vez en cuando, después de dicha
segunda fase, la envolvente de acero 4 se desplaza hacia delante en
una determinada longitud y dichas fases de funcionamiento son
repetidas de manera cíclica con el fin de crear dicho túnel final
ensanchado 1.
5. Procedimiento de construcción, según la
reivindicación 1, en el que las operaciones de dicho refuerzo del
frente y de pretensión del túnel final ensanchado 1 comprenden una
técnica de inyección de chorro horizontal.
6. Procedimiento de construcción, según la
reivindicación 1, en el que las operaciones de refuerzo del frente
de ataque y de pretensión del túnel final ensanchado 1 comprende una
técnica de precorte mecánico.
7. Procedimiento de construcción, según la
reivindicación 1, en el que las operaciones para dicho refuerzo del
frente de ataque y de pretensión del túnel final ensanchado 1
comprenden una técnica de refuerzo del suelo en avance por medio de
elementos de estructura de fibra de vidrio inyectada insertados, de
manera sub-horizontal, alrededor de la cavidad.
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