ES2370621B1

ES2370621B1 - Túnel empujado mediante tramos sucesivos.

Info

Publication number: ES2370621B1
Application number: ES201000645A
Authority: ES
Inventors: Fernando Carreño Martínez; Óscar Diéguez López
Original assignee: OBRAS Y PROYECTOS ECOLOGIA Y MEDIO AMBIENTE S L OPEMA; Obras Y Proyectos Ecologia Y Medio Ambiente Sl (opema)
Current assignee: OBRAS Y PROYECTOS ECOLOGIA Y MEDIO AMBIENTE S L OPEMA; Obras Y Proyectos Ecologia Y Medio Ambiente Sl (opema)
Priority date: 2010-05-19
Filing date: 2010-05-19
Publication date: 2012-10-26
Anticipated expiration: 2030-05-19
Also published as: ES2370621A1; WO2011144776A1

Abstract

Túnel empujado mediante tramos sucesivos, en el que son empujados los distintos tramos de túnel, mediante empuje oleodinámico, hasta su ubicación definitiva. Interponiendo baterías de cilindros hidráulicos entre los tramos sucesivos, a efectos de empuje de traslación de los mismos, estableciendo piezas para absorción de esfuerzos y protección de cilindros. Así como muro de reacción tras el último tramo a los mismos efectos.

Description

Túnel empujado mediante tramos sucesivos.

Sector de la técnica al que se reﬁere la invención

La invención esta comprendida dentro del sector de la obra pública.

Estado de la técnica

En la actualidad se están ejecutando túneles mediante los llamados métodos convencionales, esto es excavación y ejecución in situ del túnel, o mediante tuneladoras, máquinas que van excavando y a la vez colocando las dovelas o revestimiento interior de hormigón armado del túnel.

Este tipo de tareas, sobre todo en el caso de tuneladoras, tienen una aplicación interesante para grandes longitudes debido al elevado coste de la maquinaria requerida.

Es por esto que se inventa una nueva forma de construir túneles, que no requiera inversiones tan altas y que sea mas eﬁcaz y eﬁciente para la ejecución de estas obras con dimensiones moderadas, y que denominaremos túnel empujado mediante tramos sucesivos.

Explicación de la invención

La invención se basa en la ejecución de tramos de túnel, (piezas de hormigón armado con la forma apropiada para que una vez introducidos en el terreno, serán el revestimiento de hormigón de dicho túnel),en las inmediaciones de la zona deﬁnitiva, de manera que una vez construidos, mediante empuje oleodinámico, es decir con cilindros hidráulicos, con dimensiones de 200 x 350 x 500 (∅ vástago x ∅ pistón x carrera), que trabajarán con una fuerza de 250 t/cilindro y hasta una presión máxima de trabajo de 260 bar, maniobrados por un equipo eléctrico dotado de todos los componentes de seguridad necesarios, se trasladarán hasta su ubicación ﬁnal hasta completar la longitud total. A medida que avanzamos se hace preciso, lógicamente, que con la maquinaria apropiada vayamos extrayendo las tierras

o roca que se hayan en el espacio que va a ocupar el nuevo túnel.

Para esto se construyen uno a continuación de otro, los tramos que se pueda dependiendo del espacio que en cada caso se disponga, con una separación entre ellos que permita la interposición de baterías de cilindros hidráulicos que serán los que empujen para la traslación de los mismos (ver Figura nº 4: Tramos 1º, 2º y 3º de túnel. Sección longitudinal y Figura nº 5: Tramos 1º, 2º y 3º de túnel. Planta).

Cuando se ha agotado todo el espacio disponible para construir tramos seguidos, y al lado del último, se ejecutará otro tramo paralelo a este, de tal manera que cuando los anteriores avancen, se desplace lateralmente hasta ocupar la posición que en su ubicación inicial ocupaba el ultimo construido de forma seguida, dejando sitio para ejecutar otro y así de forma sucesiva hasta que se realicen los necesarios para completar la longitud del túnel a (ver Figura nº 5: Tramos 1º, 2º y 3º de túnel. Planta).

Como decimos, la invención se basa en la construcción de tramos de túnel, que se desplazarán sucesivamente mediante empuje con cilindros hidráulicos colocados entre ellos hasta llegar a la ejecución total de la obra, para lo que será necesario, disponer entre cada dos tramos, en la zona de los cilindros, de chapas ancladas al tramo que va delante y que deslizarán sobre el de detrás, en el momento del avance, que cierren este espacio e impidan desmoronamientos del terreno (ver Figura nº 7: Tramos 1º, 2º y 3º de túnel. Planta en avance).

Asimismo destacar que el vano primero se diferenciará del resto de los que posteriormente se trasladarán, en que la parte frontal del mismo no será recta, sino que tendrá una inclinación en sus hastíales o paredes para que a medida que se produzca la excavación, el derrame del terreno esté en consonancia con la forma de la estructura, (ver Figura nº

1: Tramo 1º de túnel. Sección longitudinal y Figura nº 2: Tramo 1º de túnel. Planta).

A su vez y para controlar que los desplazamientos horizontales y verticales sean los deseados, el primer tramo estará rematado en el borde de la parte frontal con terminaciones adecuadas en acero (ver Figura nº 3: Remates frontales de tramo 1º de túnel) Por otro lado, y para evitar que en la traslación, los cilindros hidráulicos puedan sufrir daños como consecuencia de la reacción transmitida por el empuje de los que inmediatamente le preceden, se colocarán entre tramos piezas con forma de cilindros metálicos con pared de 30 mm que absorban estos esfuerzos (ver Figura nº 8: Tramo último de túnel. Planta).

Para empujar el ultimo de los tramos que se ha construido de forma seguida, así como los que se desplazarán lateralmente, se dispondrá, para absorber la reacción ejercida en el empuje de los mismos, de sendos muros de reacción de hormigón armado a los que se trasladarán los esfuerzos (ver Figura nº 4: Tramos 1º, 2º y 3º de túnel. Sección longitudinal y Figura nº 5: Tramos 1º, 2º y 3º de túnel. Planta).

Descripción de los dibujos

Para complementar la descripción que se está realizando y al objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características del invento, acompaña a la presente memoria descriptiva, como parte integrante de la misma ocho hojas de planos en las cuales con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:

Figura nº 1 Tramo 1º de túnel. Sección longitudinal.

Figura nº 2 Tramo 1º de túnel. Planta.

Figura nº 3 Remates frontales de tramo 1º de túnel.

Figura nº 4 Tramos 1º, 2º y 3º de túnel. Sección longitudinal.

Figura nº 5 Tramos 1º, 2º y 3º de túnel. Planta.

Figura nº 6 Tramos 1º, 2º y 3º de túnel. Sección longitudinal en avance.

Figura nº 7 Tramos 1º, 2º y 3º de túnel. Planta en avance.

Figura nº 8 Tramo último de túnel. Planta.

Modo de realización

La invención consiste en que para realizar túneles de dimensiones moderadas, se llevará a cabo mediante el empuje de sucesivos tramos de túnel que darán lugar a la obra ﬁnal.

El procedimiento de ejecución será como sigue:

Fase A

Ejecución del primer tramo de túnel sobre una solera de hormigón armado que servirá de apoyo y entre unos muretes guía que impedirán los desplazamientos transversales indeseados en el avance, en las inmediaciones de la ladera o montaña donde se va a ejecutar la obra, que será diferente, según se ha mencionado, al resto de los tramos (ver Figura nº 1 Tramo 1º de túnel. Sección longitudinal y Figura nº 2 Tramo 1º de túnel. Planta).

Fase B

Ejecución de los tramos de túnel seguidos al primero sobre solera de hormigón armado y entre muretes guía al igual que este, que la zona de trabajo permita, con una separación entre ellos para la interposición de una batería de cilindros hidráulicos que se encargará de transmitir los esfuerzos necesarios para el desplazamiento de los tramos (ver Figura nº 4 Tramos 1º, 2º y 3º de túnel. Sección longitudinal y Figura nº 5 Tramos 1º, 2º y 3º de túnel. Planta).

Fase C

Ejecución del muro de reacción detrás del último tramo, que permita absorber los esfuerzos transmitidos por la batería de cilindros hidráulicos de este último tramo (ver Figura nº 4 Tramos 1º, 2º y 3º de túnel. Sección longitudinal y Figura nº 5 Tramos 1º, 2º y 3º de túnel. Planta).

Fase D

Ejecución de un tramo de túnel paralelo al ultimo seguido con su muro de reacción correspondiente, en caso de ser necesario, para que una vez trasladados todos los anteriores que están enfrentados entre sí, pueda desplazarse este lateralmente hasta ocupar el sitio del ultimo seguido, y así continuar empujando tramos (ver Figura nº 5 Tramos 1º, 2º y 3º de túnel. Planta).

Fase E

Colocación de las baterías de cilindros hidráulicos entre tramos y de las piezas cilíndricas que aguantarán la reacción del empuje del tramo que le precede (ver Figura nº 4 Tramos 1º, 2º y 3º de túnel. Sección longitudinal, Figura nº 5 Tramos 1º, 2º y 3º de túnel. Planta y Figura nº 6 Tramos 1º, 2º y 3º de túnel. Sección longitudinal en avance).

Fase F

Empuje del primer tamo de túnel el recorrido de los cilindros hidráulicos, recogerlos y empuje del que le sigue repitiendo la operación en todos los tramos seguidos.

Fase G

Interposición entre el último tramo y el muro de reacción construido detrás de este, de vigas fabricadas a tal efecto (ver Figura nº 8 Tramo último de túnel. Planta), que permitan cubrir el hueco que a medida que se avanza va quedando entre estos, y sirvan de apoyo de los cilindros para el avance. Esta operación se realizará hasta que este avance sea el suﬁciente para que quede hueco a ﬁn de trasladar lateralmente el tramo paralelo al último y que previamente ya se había ejecutado, para lo que se retirarán estas vigas que habían ido colocando.

Fase H

Fabricar otro tramo en la zona que ha quedado libre al desplazar el tramo lateral hasta colocarlo alineado con los anteriores.

Fase I

Repetir estas operaciones las veces que sean necesarias hasta cubrir con tramos la longitud de túnel que se necesite en cada caso.

Aplicación industrial

La necesidad de cruzar mediante un túnel una montaña, montículo o cordillera para construcción de nuevas carreteras o ferrocarriles, ha planteado desde un principio problemas que a lo largo del tiempo se han resuelto de acuerdo al desarrollo técnico.

La premisa fundamental ha sido y es, la necesidad de ejecutar los trabajos con seguridad y ﬁabilidad, y de ahí han partido todas las soluciones.

Actualmente se tiende a realizar los túneles, como ya se mencionó anteriormente, mediante los llamados métodos convencionales, esto es excavación y ejecución in situ del túnel, o mediante tuneladoras, máquinas que van excavando y a la vez colocando las dovelas o revestimiento interior de hormigón armado del túnel.

Nuestra invención trata de ejecutar estos trabajos de una forma mas eﬁcaz y eﬁciente para túneles con dimensiones moderadas reduciendo costes.

Claims

REIVINDICACIONES

1.

Túnel empujado mediante tramos sucesivos se caracteriza en la ejecución de tramos de túnel en las inmediaciones de la zona deﬁnitiva, de manera que una vez construidos, mediante empuje oleodinámico, es decir con cilindros hidráulicos, con dimensiones de 200 x 350 x 500 (∅ vástago x ∅ pistón x carrera), que trabajarán con una fuerza de 250 t/cilindro y hasta una presión máxima de trabajo de 260 bar, maniobrados por un equipo eléctrico, se empujarán trasladarán a su ubicación ﬁnal hasta completar la totalidad del túnel a llevar a cabo.
2.

Túnel empujado mediante tramos sucesivos, según reivindicación 1 se caracteriza en se construyen uno a continuación de otro, los tramos de túnel que se pueda dependiendo del espacio que en cada caso se disponga, con una separación entre ellos que permita la interposición de baterías de cilindros hidráulicos que serán los que empujen para la traslación de los mismos.
3.

Túnel empujado mediante tramos sucesivos, según reivindicaciones 1 y 2 se caracteriza en que cuando se ha agotado todo el espacio disponible para construir tramos seguidos, y al lado del último, se ejecutará otro tramo paralelo a este, de tal manera que cuando los anteriores avancen, se desplace lateralmente hasta ocupar la posición que en su ubicación inicial ocupaba el ultimo construido de forma seguida, dejando sitio para ejecutar otro y así de forma sucesiva hasta que se realicen los necesarios para completar la longitud del túnel.
4.

Túnel empujado mediante tramos sucesivos, según reivindicaciones 1,2y3se caracteriza en que entre cada dos tramos, en la zona de los cilindros, se dispondrá de chapas ancladas al tramo que va delante y que deslizarán sobre el de detrás, en el momento del avance, que cierren este espacio e impidan desmoronamientos del terreno.
5.

Túnel empujado mediante tramos sucesivos, según reivindicaciones 1, 2, 3 y 4 se caracteriza en que el vano primero se diferenciará del resto de los que posteriormente se trasladarán, en que la parte frontal del mismo no será recta, sino que tendrá una inclinación en sus hastíales o paredes para que a medida que se produzca la excavación, el derrame del terreno esté en consonancia con la forma de la estructura.
6.

Túnel empujado mediante tramos sucesivos, según reivindicaciones 1, 2, 3, 4 y 5 se caracteriza en que para controlar que los desplazamientos horizontales y verticales sean los deseados, el primer tramo estará rematado en el borde de la parte frontal con terminaciones adecuadas en acero.

OFICINA ESPAÑOLA DE PATENTES Y MARCAS

N.º solicitud: 201000645

ESPAÑA

Fecha de presentación de la solicitud: 19.05.2010

Fecha de prioridad:

INFORME SOBRE EL ESTADO DE LA TECNICA

51 Int. Cl. : E21D9/00 (2006.01) E21D11/40 (2006.01)

DOCUMENTOS RELEVANTES

Categoría

Documentos citados Reivindicaciones afectadas

X

US 4095435 A (UEMURA KOICHI) 20.06.1978, 1-6

columna 4, línea 12 – columna 38, línea 16; figuras.

X

GB 2185277 A (BARRETT JACK ERIC et al.) 15.07.1987, 1-3,5-6

páginas 1-5; figuras.

A

EP 1712734 A1 (P & P PATENT DEV SA) 18.10.2006, 6

párrafos [13-49]; figuras.

A

WO 9849425 A1 (BILFINGER BERGER BAU) 05.11.1998, 1-6

figuras & Resumen de la base de datos WPI. Recuperado de EPOQUE; AN 1998-584706.

A

GB 1463632 A (GENTON J C et al.) 02.02.1977, 1-6

figuras & Resumen de la base de datos WPI. Recuperado de EPOQUE; AN 1977-A9615Y.

Categoría de los documentos citados X: de particular relevancia Y: de particular relevancia combinado con otro/s de la misma categoría A: refleja el estado de la técnica O: referido a divulgación no escrita P: publicado entre la fecha de prioridad y la de presentación de la solicitud E: documento anterior, pero publicado después de la fecha de presentación de la solicitud

El presente informe ha sido realizado • para todas las reivindicaciones • para las reivindicaciones nº:

Fecha de realización del informe 23.11.2011

Examinador M. B. Castañón Chicharro Página 1/4

INFORME DEL ESTADO DE LA TÉCNICA

Nº de solicitud: 201000645

Documentación mínima buscada (sistema de clasificación seguido de los símbolos de clasificación) E21D Bases de datos electrónicas consultadas durante la búsqueda (nombre de la base de datos y, si es posible, términos de

búsqueda utilizados) INVENES, EPODOC

Informe del Estado de la Técnica Página 2/4

OPINIÓN ESCRITA

Nº de solicitud: 201000645

Fecha de Realización de la Opinión Escrita: 23.11.2011

Declaración

Novedad (Art. 6.1 LP 11/1986)

Reivindicaciones Reivindicaciones 1-6 SI NO

Actividad inventiva (Art. 8.1 LP11/1986)

Reivindicaciones Reivindicaciones 1-6 SI NO

Se considera que la solicitud cumple con el requisito de aplicación industrial. Este requisito fue evaluado durante la fase de examen formal y técnico de la solicitud (Artículo 31.2 Ley 11/1986).

Base de la Opinión.-

La presente opinión se ha realizado sobre la base de la solicitud de patente tal y como se publica.

Informe del Estado de la Técnica Página 3/4

OPINIÓN ESCRITA

Nº de solicitud: 201000645

1. Documentos considerados.-

A continuación se relacionan los documentos pertenecientes al estado de la técnica tomados en consideración para la realización de esta opinión.

Documento

Número Publicación o Identificación Fecha Publicación

D01

US 4095435 A (UEMURA KOICHI) 20.06.1978

D02

GB 2185277 A (BARRETT JACK ERIC et al.) 15.07.1987

D03

EP 1712734 A1 (P & P PATENT DEV SA) 18.10.2006
2. Declaración motivada según los artículos 29.6 y 29.7 del Reglamento de ejecución de la Ley 11/1986, de 20 de marzo, de Patentes sobre la novedad y la actividad inventiva; citas y explicaciones en apoyo de esta declaración

1.-Problema Técnico.

El inventor describe en su solicitud “Túnel empujado mediante tramos sucesivos”. La excavación y ejecución in situ de revestimiento de túneles mediante maquinaria apropiada, supone altas inversiones, sobre todo en el caso de obras de dimensiones moderadas.
2.-Solución propuesta.

El inventor propone el empuje oleodinámico de tramos prefabricados de revestimiento hasta su ubicación definitiva.
3.-Reivindicaciones.

La solicitud consta de 6 reivindicaciones, siendo la 1ª independiente y el resto dependientes.

La 1ª reivindicación se refiere a las características esenciales de la invención. La 2ª reivindicación, se refiere a la disposición de los mismos y colocación de cilindros entre tramos a efectos de empuje de los mismos. La 3ª reivindicación se refiere a la ubicación espacial de los tramos antes de su introducción en túnel. La 4ª reivindicación, se refiere al empleo de chapas sobre cilindros a efectos de protección ante desmoronamientos. La 5ª y 6ª reivindicaciones, se refieren a la forma y material constitutivo de la parte frontal del primer tramo.
4.-Novedad y actividad inventiva.

De los documentos citados en el Informe de Búsqueda Internacional, se considera el más próximo a la invención, el documento US4095435 (D01).

D01 divulga un túnel empujado mediante tramos sucesivos prefabricados (A1, A2, etc.), empleando empuje oleodinámico (B1, B2, etc.), trasladando los tramos hasta su ubicación final. Encontrándose los tramos colocados unos a continuación de otros, con separación entre ellos para interposición de cilindros hidráulicos, con chapas (S) sobre los mismos ancladas al tramo que va delante y deslizando sobre el de detrás en el momento de avance, a efectos de evitar daños por desprendimientos de terreno. (Ver Fig. 2C). Presentando el primer tramo cierta inclinación en su parte frontal (D).

La diferencia entre D01 y la 1ª reivindicación, radica en que D01 no divulga las dimensiones de los cilindros ni que estos sean maniobrados eléctricamente.

No obstante, las dimensiones de los cilindros constituyen datos de diseño del sistema; y el gobierno eléctrico de los cilindros hidráulicos (electro hidráulica), es ampliamente conocido y empleado en el Estado de la Técnica.

La 2ª, 4ª y 5ª reivindicaciones se encuentran ya divulgadas en D01. La 3ª reivindicación, carece de características técnicas. La 6ª reivindicación, no se encuentra divulgada en D01. No obstante, es conocido en el sector el empleo de metal como remate de la cara frontal del primer tramo. (Ver D03, párrafo 39)

Por lo tanto, D01 por si sólo afecta a la actividad inventiva de todas las reivindicaciones.

El documento GB2185277 (D02), divulga un túnel empujado por tramos mediante empuje oleodinámico, a través de cilindros colocados entre tramos, presentando la cara frontal del primer tramo cierta inclinación (Ver Fig. 1) El documento D02, por razonamientos análogos a los anteriores, afecta por si sólo a la actividad inventiva de las reivindicaciones 1-3, 5-6.
5.-Conclusión.

Las reivindicaciones 1-6, son nuevas pero carecen de actividad inventiva. (Art. 6 y 8 de la Ley de Patentes 11/1986).

Informe del Estado de la Técnica Página 4/4