ES2361702B2 - Procedimiento para la ejecución de túneles o perforaciones en obra civil mediante tuneles de sacrificio. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para la ejecución de túneles o
perforaciones en obra civil mediante túneles de sacrificio.
La presente invención plantea la ejecución de
túneles de sacrificio para que se reduzca o se elimine la necesidad
del uso de elementos de sostenimiento en la construcción de
cualquier túnel.
Así se presenta un procedimiento para la
ejecución de túneles o perforaciones en obra civil para reducir o
eliminar el empleo de elementos de sostenimiento del terreno o
macizo rocoso caracterizado por la ejecución de un Túnel de
Sacrificio, de modo que ese Túnel de Sacrifico se deformará
asumiendo las tensiones y deformaciones provocadas por el peso del
terreno evitando que se transmitan al túnel principal.
El Túnel de Sacrificio, que puede aparecer en
conjunto con otros, debe ser en cualquier caso de pequeño diámetro
respecto del túnel principal, estando situado a una determinada
distancia sobre la clave del túnel principal.
Description
Procedimiento para la ejecución de túneles o
perforaciones en obra civil mediante túneles de sacrificio.
La invención se encuadra en el sector técnico de
la ejecución de túneles y perforaciones para la ejecución de obras
lineales, ya sean túneles de carretera, ferroviarios, en minas, de
comunicaciones, transporte de mercancía, y todos aquellos
relacionados con las perforaciones para la extracción de gases o
materiales (líquidos o sólidos) combustibles.
La ejecución de los distintos tipos de túneles y
perforaciones en obra civil se lleva a cabo fundamentalmente en
terrenos o macizos rocosos de baja capacidad portante o elevada
deformabilidad, donde se desarrolla todo un conjunto de sistemas
anejos a la excavación principal y que sirven de sostenimiento del
terreno o del macizo rocoso en el que se realiza la excavación.
Como mecanismo de anclaje y sostenimiento se
utilizan bulones macizos normales a la dirección de avance del túnel
principal, que pueden estar agrupados en estructuras de paraguas de
bulones o bulones de fibra de vidrio situados en el frente de
avance, logrando el sostenimiento de la estructura al reducir
tensiones y deformaciones (horizontales y verticales) que se
producen durante los trabajos de excavación, provocado por el peso
del terreno o del macizo rocoso situado sobre la cota de excavación,
asumiendo estos materiales parte de los estados tensionales y de
deformación propios de la obra.
Independientemente del procedimiento
constructivo considerado para la ejecución (alemán, belga, nuevo
método austríaco, tuneladoras en sus distintos formatos), los
bulones son elementos muy importantes en el sector arriba definido,
puesto que su correcto dimensionamiento permite una adecuada
ejecución de la obra, evitando colapsos parciales o completos tanto
del frente de avance como de la parte ya excavada. Actualmente, todo
este conjunto de sistemas anejos necesita para su ejecución tanto de
complejos equipos de obra como de elevadas partidas
presupuestarias.
El objetivo sería reducir los valores de
tensiones y deformaciones en el túnel principal, moderando y
eliminando a su vez el empleo de sistemas anejos al mismo y
disminuyendo, de esta forma, tanto los plazos de ejecución como las
partidas presupuestarias destinadas al efecto, permitiendo un
incremento en la seguridad durante la ejecución de los trabajos.
La presente invención se centra en la ejecución
de uno o varios túneles o perforaciones (llamados Túnel o Túneles de
Sacrificio) de sección circular de pequeño diámetro y ubicados
concéntricamente a cierta distancia del túnel o perforación
principal, pudiendo ser revestidos o no, de forma que asuman las
tensiones y deformaciones (horizontales y verticales) provocadas por
los estratos de terreno o macizos rocosos situados sobre el túnel o
perforación principal.
En el caso de que el Túnel de Sacrificio (1) sea
único, según se indica en las figuras 1 y 2, el Túnel de Sacrificio
(1) se encuentra situado sobre la vertical de la clave del túnel
principal (2), a una distancia de entre el 30% y el 50% de la altura
de este último, y con un diámetro de entre el 10% y el 20% de la
altura del túnel principal, manteniéndose el eje del Túnel de
Sacrificio paralelo al eje del túnel principal.
Figura
1
Sección Transversal de un túnel en una sección
cualquiera de terreno, ejecutado con forma de medio punto con pata
de elefante en la zona de apoyos, representándose únicamente y por
condiciones de simetría, el lateral izquierdo de la obra. Sobre la
clave del túnel principal (2), se sitúa el Túnel de Sacrificio (1),
con objeto de asumir parte del estado tensional y deformacional del
terreno situado sobre él hasta la cota cero del mismo.
Figura
2
Sección Transversal-Longitudinal
del mismo túnel mostrado en la Figura 1, en la que puede apreciarse
como el Túnel de Sacrificio (1) se mantiene paralelo al túnel
principal (2), a una distancia definida sobre la clave de este
último.
El Túnel de Sacrificio (1), situado en la
vertical o en las cercanías de la clave del túnel o perforación
principal, será de sección circular actuando de forma similar a un
ánodo de sacrificio en la protección de los procesos corrosivos,
siendo el encargado de asumir las tensiones y deformaciones debidas
a la existencia de los distintos estratos de terreno o macizos
rocosos situados sobre el túnel o perforación principal,
deformándose bajo estas cargas y evitando, de esta forma, que se
transmitan a la sección principal del túnel o perforación.
Para ello, y dependiendo de las características
mecánicas y resistentes del terreno o macizo rocoso en el que se
ejecutan las obras, el Túnel de Sacrificio (1) debe ser ejecutado
con anterioridad al túnel o perforación principal y mediante
procedimientos mecánicos adecuados durante la excavación, debiéndose
considerar la mejor solución posible a su posterior revestimiento,
en función del tipo de terreno o macizo rocoso objeto de los
trabajos de excavación.
Los modelos numéricos realizados sobre distintos
tipos de terreno y materiales rocosos, muestran que el diámetro del
Túnel de Sacrificio (1) debe tener un valor de entre el 10 y el 20%
de la altura del túnel principal (2) (o en el caso de perforaciones,
del diámetro de la misma), pudiendo estar revestido de tubo de acero
hueco, gunita u hormigón hueco, fibra de vidrio hueca o geomalla de
baja rigidez transversal. En el caso de que el Túnel de Sacrificio
(1) sea único, los resultados de los modelos numéricos llevados a
cabo acotan que debe estar situado a una distancia de la clave del
túnel principal (2) de entre el 30% y el 50% de la altura del túnel
o perforación principal; de considerarse la necesidad de que sean
varios, se distribuirán en un plano horizontal de forma simétrica
respecto de un plano vertical que contenga a la directriz del túnel
principal (2) y a la clave del mismo.
La presente invención se ilustra adicionalmente
mediante los siguientes dos ejemplos, los cuales no pretenden ser
limitativos de su alcance:
Ejemplo
1
El túnel principal de 6 m de altura (con sección
de medio punto y pata de elefante en los laterales inferiores) y
revestimiento de gunita, se encuentra situado en un terreno de baja
capacidad portante, el Túnel de Sacrificio es un tubo hueco circular
de hormigón con elevada rigidez transversal (EI=2,25.104
KN\cdotm^{2}/m), situado en la vertical de la clave del túnel
principal, a 2,50 metros sobre la clave y con un radio 0,25
metros.
metros.
Ejemplo
2
En un terreno con elevada capacidad de
deformación, el túnel principal es de 6 metros de altura (con
sección de medio punto y pata de elefante en los laterales
inferiores) y revestimiento de gunita. El Túnel de Sacrificio sería
de sección circular de tubo hueco de acero con rigidez transversal
baja (EI=1000 KN\cdotm^{2}/m), situado en la vertical de la
clave del túnel principal, a 2 metros sobre la clave y con un radio
0,35 metros.
Claims (4)
1. Procedimiento para la ejecución de túneles o
perforaciones en obra civil para reducir o eliminar el empleo de
sistemas de sostenimiento del terreno o macizo rocoso
caracterizado por la ejecución de un Túnel de Sacrificio, con
un diámetro de entre el 10% y el 20% de la altura del túnel
principal, y situado en la vertical de la clave del túnel principal
a una distancia de entre el 30% y el 50% de la altura del túnel
principal.
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
donde el Túnel de Sacrificio está revestido de acero hueco, gunita u
hormigón hueco, fibra de vidrio hueca o geomalla.
3. Procedimiento según reivindicaciones
anteriores, donde existen varios Túneles de Sacrificio, situados en
un plano horizontal de forma simétrica respecto de un plano
vertical que contenga a la directriz del túnel principal y a la
clave del mismo.
4. Uso de procedimiento según la reivindicación
3 para reducir el estado tensional y las deformaciones que afectan
al túnel principal durante su ejecución.
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