ES2927407T3 - Un elemento de pared de túnel y un método de ensamblaje de paredes de túnel que comprenden los elementos de pared de túnel - Google Patents

Un elemento de pared de túnel y un método de ensamblaje de paredes de túnel que comprenden los elementos de pared de túnel Download PDF

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Abstract

La presente invención describe un elemento de pared de túnel que comprende un elemento de cuerpo ligero revestido con un revestimiento resistente al fuego que proporciona una mayor integridad mecánica del elemento de pared de túnel. La presente invención también se refiere a un método para construir túneles de carreteras y ferrocarriles con el elemento de túnel revestido de peso ligero. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Un elemento de pared de túnel y un método de ensamblaje de paredes de túnel que comprenden los elementos de pared de túnel
Un elemento de pared de túnel y un método de diseño de paredes de túnel que comprenden los elementos de pared de túnel.
CAMPO DE LA INVENCIÓN
La presente invención se refiere a elementos de pared de túnel y un método de diseño de paredes de túnel que comprenden los elementos de pared, y especialmente a elementos de pared de túnel fabricados con vidrio celular recubierta, y un método de ensamblaje de elementos de vidrio celular recubierta en paredes de túnel.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
Los túneles de carretera y ferroviarios habitualmente son caros de fabricar y los problemas de seguridad relacionados con posibles incendios y accidentes dentro de los túneles son desafíos bien conocidos en la técnica anterior. Los métodos convencionales de construcción de túneles habitualmente comprenden métodos de perforación y voladura que proporcionan el perfil de túnel necesario y previsto en las dimensiones correctas. También es habitual adaptar y ensamblar elementos de pared de hormigón, aislamiento térmico, protecciones contra incendios, tendidos eléctricos, líneas de comunicación, semáforos, alumbrado eléctrico, drenaje de agua, etc., correspondientes al perfil del túnel.
En los últimos años, es común proporcionar imágenes de las paredes de túnel de roca cruda escaneando con un láser móvil las paredes rocosas del túnel perforado y dinamitado, identificando así ubicaciones en las paredes adecuadas para perforar para pernos que sujetan elementos de pared de hormigón que se ensamblan después. La información de imágenes informatizadas capturadas a través del escaneo láser se puede usar para dirigir y situar el equipo de perforación que se mueve dentro del túnel durante la perforación. Entonces, el montaje de los elementos de hormigón es mucho más fácil y rápido después que los pernos se han unido a las paredes de roca.
Los diseños de túneles de la técnica anterior incluyen muchas partes que proporcionan soluciones a los problemas técnicos respectivos. Las paredes de hormigón proporcionan protección contra trozos de roca que pueden desprenderse de las paredes rocosas del túnel y caer sobre los carriles de tráfico o las vías del tren, por ejemplo. Es necesaria la protección contra la formación de hielo y el control de la escarcha ya que el agua que se congela en hielo aumenta de volumen como se conoce en la técnica anterior. Las fuerzas inducidas en los alrededores por el agua congelada, por ejemplo, el agua que queda en las grietas en la pared de roca del túnel, pueden ser de gran magnitud y pueden dar como resultado que las piedras se caigan de la pared de roca del túnel. Además, la escarcha puede hacer, por ejemplo, que las carreteras en el túnel sean muy resbaladizas. Cuando se ensamblan elementos de pared de hormigón, se pueden dejar espacios vacíos entre las superficies de los elementos de hormigón que miran hacia la superficie rocosa del túnel. El agua puede acumularse en estos espacios vacíos, y si la protección contra la formación de hielo es insuficiente, el agua en los espacios vacíos puede causar daños estructurales a las paredes de hormigón del túnel.
El fuego es, por supuesto, un desafío y las paredes de hormigón pueden proteger al túnel contra el derrumbe debido a los cambios estructurales inducidos por el calor en las paredes de roca del túnel (debido a la expansión térmica, por ejemplo). Por lo tanto, la protección contra incendios es un problema de seguridad esencial de los túneles de carretera y ferroviarios.
El documento US 200700138857 A1 divulga un vehículo con una disposición de fresado en la parte superior de la máquina. La disposición de fresado incluye un dispositivo de fresado para rectificar una superficie de pared de túnel superior como techos de túnel de túneles de tráfico. Un vehículo de este tipo con la disposición de fresado de acuerdo con la invención es adecuado para tratar paredes de túnel de manera que resulte una rugosidad superficial deseada y la eliminación de negro de humo. Esto asegura que un revestimiento, que se aplica al techo de túnel y a la superficie de pared, esté suficientemente unido a las superficies.
El documento US 8662796 B2 divulga un método para revestir paredes o techos de túnel con redes protectoras o similares, el material de red protectora en forma de red se desenrolla de un carrete y se sujeta a las paredes o techo de túnel mediante pernos de unión. El carrete está dispuesto de forma giratoria. La rotación del carrete alrededor de un eje está controlada con el fin de desenrollar el material de red protectora, desplazándose mecánicamente el eje por etapas a lo largo de las paredes o el techo de túnel junto con el carrete. El estiramiento y la sujeción mecánica de la red protectora se ejecutan, preferentemente, cuando se desenrolla en cada etapa.
El documento US 3561223 A divulga una máquina para hacer túneles adaptada no solo para hacer túneles a través de la tierra, sino también para formar al mismo tiempo una pared de hormigón en el túnel. Los encofrados para la pared de hormigón son levantados por la máquina en su extremo de cabeza y son retirados por la máquina en su extremo de cola. Los encofrados permanecen en su lugar solo el tiempo suficiente para que el hormigón se endurezca y se reutilizan constantemente, los del extremo de cola se transfieren al extremo de cabeza en un proceso continuo de reutilización del encofrado. La eliminación de los encofrados en el extremo de cola de la máquina deja el túnel completo hacia atrás de la máquina con una pared o perforación de hormigón liso.
El documento CN 101638990 B divulga una capa de aislamiento térmico ignífuga de un túnel y un método de construcción de la misma. La capa de aislamiento térmico ignífuga comprende una capa de aislamiento térmico de poliuretano conectada con dos revestimientos del túnel y una capa ignífuga externa, en donde la capa ignífuga se fabrica prensando uno o dos tipos de paño de fibra de vidrio alcalina media y tela no tejida, que se toman como materiales de base, y componentes impermeables e ignífugos.
El documento US 2004050100 A1 divulga un panel compuesto para la industria de la construcción que evita el uso de materiales de espuma plástica como se conoce en los paneles SIP (Structural Insulating Panel, panel aislante estructural) y EIFS (Exterior Insulating Finishing System, sistema de acabado aislante exterior). Los materiales a base de espuma de plástico e hidrocarburo pueden ser una amenaza ambiental como se sabe en la técnica anterior. La alternativa mejorada propuesta comprende un método de mezclar entre sí vidrio y del 0,1 a 20,0 % en peso de al menos un agente espumante no basado en azufre y calentar la mezcla lo suficiente como espumarla. Durante o después de la etapa de enfriamiento, al menos un lado del panel se adhiere con material, formando así el panel compuesto.
El documento GB 989639 A divulga un método y un aparato para recubrir continuamente paneles. Los paneles están recubiertos con un recubrimiento superficial para hacer que al menos una superficie del panel sea eléctricamente aislante y/o decorativa. Dos paneles opuestos rígidos, por ejemplo hechos de cemento de amianto, madera contrachapada, fibra dura, espuma plástica, etc., están provistos de capas de resina sintética impregnada de relleno en sus superficies y se ensamblan con una capa central que consiste en paneles de espuma, paneles de vidrio celular, paneles de nido de abeja de papel o similares. Los paneles de base se transportan entre transportadores de, por ejemplo, un tipo de cinta sin fin y los paneles se unen, por ejemplo, mediante calentamiento. Los paneles recubiertos terminados son entonces paneles laminados que comprenden capas de diferentes materiales respectivas.
Faro Europe: "Laserscanning im Tunnelbau, Laserscanblog" 20 de octubre de 2011, páginas 1-9, divulgan el uso de escaneo láser cuando se construyen túneles.
El documento US 2004050100 A1 divulga un método de producción de un panel compuesto de vidrio multicelular. Se mezclan entre sí vidrio y el 0,1-20,0 % en peso de al menos un agente espumante no basado en azufre, y la mezcla se calienta a una temperatura suficiente para espumarla. La mezcla espumada se enfría para formar al menos un sustrato de vidrio multicelular. Durante o después de la etapa de enfriamiento, el material se adhiere o une al menos a un lado del sustrato de vidrio multicelular para formar un panel compuesto.
El documento WO 2006/050419 A2 divulga un panel resistente a explosiones que incluye una capa precurada de material elastomérico que tiene un grosor predefinido y una pluralidad de pestañas alrededor de una circunferencia del panel.
El coste de hacer túneles viales y ferroviarios seguros es alto y, por lo tanto, existe una necesidad de diseños de túneles mejorados que proporcionen túneles más baratos que, preferentemente, sean más simples de construir, más rápidos de construir y que requieran menos mantenimiento y tengan una vida útil mejorada. Especialmente, sería una ventaja usar un elemento de pared de túnel ligero que proporcione las propiedades necesarias de protección contra el calor, el frío y el agua en un diseño de elemento de pared simple que sea ligero, facilitando el ensamblaje de una pared de túnel completa.
Es además una ventaja que un elemento de pared se pueda adaptar a un perfil de pared de túnel específico en donde las áreas superficiales del elemento de pared respectivo son lo más grandes posible cubriendo áreas tan grandes como sea posible de la pared de roca cruda del túnel cuando se ensamblan.
OBJETO DE LA INVENCIÓN
Es un objeto adicional de la presente invención proporcionar una alternativa a la técnica anterior.
En particular, puede verse como un objeto de la presente invención proporcionar un elemento de pared de túnel ligero que facilite el ensamblaje de paredes de túnel resistentes al agua, al calor y al fuego que comprenden el elemento de pared de túnel ligero.
RESUMEN DE LA INVENCIÓN
La invención comprende un elemento de pared de túnel como se define en la reivindicación adjunta 1 y además en las realizaciones alternativas que se exponen en las reivindicaciones dependientes relacionadas. Además, el elemento de pared de túnel puede tener un ángulo de una superficie terminal de un primer elemento de pared de túnel con respecto a una superficie frontal o trasera del primer elemento de pared de túnel, que se adapta al ángulo correspondiente de una superficie terminal de un segundo elemento de pared del túnel que está ubicado adyacente a la superficie terminal del primer elemento de pared de túnel cuando una parte de la pared de túnel está ensamblada con el primer y el segundo elementos de pared de túnel adyacentes entre sí.
Además, el elemento de pared de túnel puede tener una forma de contorno de un primer elemento de pared de túnel que está adaptada a la forma de contorno de un segundo elemento de pared de túnel que está ubicado adyacente al primer elemento de pared cuando una parte de la pared de túnel está ensamblada con el primer elemento y el segundo elementos de pared de túnel.
Además, la adaptación de un elemento de pared de túnel específico está de acuerdo con un conjunto predefinido estandarizado de especificaciones para un túnel específico.
Además, la adaptación de grosor del elemento de pared de túnel está de acuerdo con una condición de temperatura local identificada en la ubicación local donde se va a aplicar el elemento de pared de túnel.
Además, en donde una periferia de un elemento de pared de túnel se puede reforzar con un perfil adicional de material compuesto que puede rodear parcial o completamente la periferia del elemento de pared de túnel.
Además, el perfil de refuerzo añadido se puede unir al núcleo de vidrio celular del elemento de pared de túnel antes de aplicar la poliurea, en donde la forma y los ángulos de las superficies terminales del perfil de refuerzo añadido se adaptan al elemento de pared de túnel antes de aplicar la poliurea.
Además, el perfil de refuerzo añadido se puede unir al núcleo de vidrio celular del elemento de pared de túnel después de aplicar la poliurea, en donde la forma y los ángulos de las superficies terminales del perfil de refuerzo añadido se adaptan al elemento de pared de túnel después de aplicar la poliurea.
Un túnel de carretera o ferroviario que comprende una pluralidad de elementos de pared de túnel ligeros de acuerdo con la presente invención puede proporcionar que elementos de pared de túnel respectivos estén revistiendo una pared de roca del túnel, en donde se aplica una capa de hormigón entre la pared de roca y los elementos de pared de túnel respectivos.
El túnel de carretera o ferroviario puede comprender, además, una viga en forma de H de material compuesto que está dispuesta en una sección inferior de una pared del túnel, y en donde los elementos de pared de túnel están situados y asegurados en la abertura superior de la viga en forma de H.
El túnel de carretera o ferroviario puede comprender además al menos una fuente de luz que está dispuesta detrás de una cubierta liberable en la sección inferior de la viga en forma de H,
en donde fibras ópticas están dispuestas en el lado posterior de elementos de pared de túnel respectivos, en donde un primer extremo de fibras ópticas respectivas está operativamente en contacto con la al menos una fuente de luz,
en donde un segundo extremo opuesto al primer extremo de las fibras ópticas respectivas es guiado a través de elementos de pared de túnel respectivos, por lo que las fibras ópticas respectivas transfieren luz desde la al menos una fuente de luz al interior del túnel.
El túnel de carretera o ferroviario puede comprender, además, pernos huecos dispuestos entre superficies terminales de unión de elementos de pared de túnel adyacentes, en donde los pernos huecos pueden soportar semáforos o señales de tráfico en paredes laterales del túnel, mientras que pernos dispuestos en el techo del túnel pueden soportar puentes de cables.
El túnel de carretera y ferroviario puede comprender, además, pernos huecos dispuestos para guiar cables eléctricos, fibras ópticas, líneas de comunicación y objetos similares hacia/desde la parte trasera de los elementos de pared de túnel hacia/desde la parte frontal de los elementos de pared de túnel.
La invención comprende, además, un método de diseño de un elemento de pared de túnel como se establece en la reivindicación independiente 14 con realizaciones alternativas adicionales como se establece en las reivindicaciones del método dependientes.
El método puede comprender, además, una etapa en donde la imagen informática de las paredes del túnel se usa para planificar ubicaciones de muescas en el hormigón aplicado en la parte posterior de los elementos de pared de túnel, formando así canales de drenaje de agua.
El método puede comprender, además, una etapa en donde la imagen informática de las paredes de túnel se usa para identificar posibles superficies maximizadas de elementos de pared de túnel respectivos, reduciendo así el número de elementos de pared de túnel necesarios para revestir el túnel.
Los aspectos respectivos de la presente invención pueden combinarse, cada uno, con cualquiera de los otros aspectos. Estos y otros aspectos de la invención serán evidentes a partir de y se aclararán con referencia a las realizaciones descritas a continuación.
DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS
El elemento de pared de túnel y el método de construcción de paredes de túnel con los elementos de pared de túnel de acuerdo con la presente invención se describirán ahora con más detalle con referencia a las figuras adjuntas. Las figuras adjuntas ilustran un ejemplo de realización de la presente invención y no deben interpretarse como limitantes de otras posibles realizaciones que están dentro del alcance del conjunto de reivindicaciones adjunto.
La figura 1 ilustra un ejemplo de un elemento de pared de túnel de acuerdo con la presente invención.
La figura 2 ilustra un ejemplo de un diseño de túnel de acuerdo con la presente invención.
La figura 3 ilustra un ejemplo de una sección de túnel de acuerdo con la presente invención.
La figura 4 ilustra otro ejemplo de una sección de túnel de acuerdo con la presente invención.
La figura 5 ilustra un ejemplo de un diseño de túnel de acuerdo con la presente invención.
La figura 6 ilustra un ejemplo de un elemento de sujeción de acuerdo con la presente invención.
La figura 7 ilustra un ejemplo de una disposición de iluminación de túnel de acuerdo con la presente invención. DESCRIPCIÓN DETALLADA DE UNA REALIZACIÓN
Aunque la presente invención se ha descrito en relación con las realizaciones especificadas, no debe interpretarse como limitada de ningún modo a los ejemplos presentados. El alcance de la presente invención se establece mediante el conjunto de reivindicaciones adjunto. En el contexto de las reivindicaciones, los términos "que comprende" o "comprende" no excluyen otros posibles elementos o etapas. La mención de referencias tales como "un" o "una", etc. no debe interpretarse como excluyente de una pluralidad. El uso de signos de referencia en las reivindicaciones con respecto a elementos indicados en las figuras tampoco se interpretará como limitante del alcance de la invención. Además, las características individuales mencionadas en diferentes reivindicaciones pueden posiblemente combinarse ventajosamente, y la mención de estas características en diferentes reivindicaciones no excluye que una combinación de características no sea posible y ventajosa.
Un primer aspecto de la presente invención es combinar características de prevención de agua, fuego y escarcha en un cuerpo de elemento de pared ligero. La figura 1 ilustra ejemplos de elementos de pared de túnel 10 de acuerdo con la presente invención que comprenden un núcleo de vidrio celular recubierto con poliurea. El vidrio celular es ligero y el recubrimiento aumenta la integridad mecánica del núcleo de vidrio celular. La figura 2 ilustra un ejemplo de un diseño de túnel de acuerdo con la presente invención usando elementos de pared de túnel rectos y curvos respectivos 22, como los ejemplos de elementos 10 ilustrados en la figura 1. Los elementos de pared de túnel respectivos 22 están apilados unos sobre otros hacia arriba y hacia los lados cubriendo la superficie del túnel. Cualquier espacio vacío entre los elementos de pared de túnel apilados 22 y la pared de roca del túnel perforado y dinamitado se llena con hormigón 21. Pueden disponerse muescas 20 espaciadas regularmente a lo largo de la longitud del túnel en el hormigón que mira hacia las paredes de roca del túnel, proporcionando canales de agua que conducen el agua que se filtra a través de las rocas fuera del túnel. Un canal de recogida de agua está dispuesto en los lados inferiores del túnel. Los elementos de pared que constituyen la pared de túnel completa pueden terminar con una sección terminal de hormigón 24.
El recubrimiento de poliurea de los elementos de vidrio celular respectivos proporciona prevención de la formación de agua, fuego y hielo. El vidrio celular en sí mismo también es ignífuga y la estructura de vidrio celular proporciona excelentes propiedades de aislamiento térmico. Además, el recubrimiento de poliurea transforma el núcleo de vidrio celular de un elemento de pared de túnel 22 en un elemento con una resistencia mecánica excepcional con respecto a soportar posibles daños cuando es transportado, durante el montaje, etc., y otras fuerzas externas. Por ejemplo, se identifica que la resistencia a la rotura de un elemento de pared de túnel típico 22 de acuerdo con la presente invención es mejor que la que se puede encontrar en cualquier elemento de hormigón reforzado con acero comparable.
El elemento de pared de túnel de acuerdo con la presente invención utiliza las propiedades beneficiosas del propio vidrio celular cuando se usa en un elemento de pared de túnel como se ha analizado anteriormente. La presente invención utiliza también otro aspecto del vidrio celular como elemento central de un elemento de pared de túnel dado que el vidrio celular es muy fácil de cortar. A este respecto, es posible adaptar una forma exterior de un elemento de pared cortando primero un bloque de vidrio celular a una forma específica, incluida la adaptación tanto de la curvatura de los bordes de un bloque de vidrio celular como del grosor y los ángulos de las superficies terminales del bloque de vidrio celular antes de aplicar el recubrimiento de poliurea. Esto en contraste con los elementos de pared de hormigón conocidos que necesitarían moldes prefabricados para ser fabricados con adaptaciones específicas a las condiciones de pared específicas de un túnel específico. De acuerdo con un aspecto de la presente invención, todas las propiedades beneficiosas de los elementos de pared de acuerdo con la presente invención pueden utilizarse para proporcionar la fabricación a medida de elementos de pared de túneles específicos de manera rentable, ya sea en una tela o directamente en línea en el sitio de construcción del túnel.
La proyección de hormigón 21 representada en la figura 2 "mantiene" estable la roca del túnel. En la técnica anterior, cuando se ensamblan elementos de pared de hormigón, el perfil del túnel debe adaptarse a los elementos de pared de hormigón prefabricados. Un aspecto de la presente invención es que la capa de hormigón 21 hace posible adaptar elementos de pared de túnel prefabricados 22 al perfil del túnel, es decir, al contrario de lo que es posible en la técnica anterior. La superficie y el perfil del túnel se pueden hacer con menos tolerancia que en la técnica anterior ya que la capa de hormigón 21 salva todas las posibles superficies irregulares de la roca que quedan después de la perforación y voladura del perfil del túnel. Además, la capa de hormigón 21 "mantiene" la roca del túnel en su lugar. También está dentro del alcance de la presente invención la disposición de perfiles adicionales hechos de materiales compuestos alrededor de la periferia de elementos de pared de túnel respectivos de acuerdo con la presente invención. Los perfiles adicionales pueden no rodear completamente la periferia, pero pueden hacerlo parcialmente, por ejemplo, como un perfil en forma de U o un perfil en forma de L. De ese modo, se incrementará la integridad mecánica, y la forma del perfil extra se puede adaptar a las demandas específicas de refuerzo de un elemento de pared de túnel. Los perfiles añadidos se pueden integrar con el núcleo de vidrio celular antes de aplicar poliurea, o posteriormente sobre las superficies recubiertas de poliurea de un elemento de pared de túnel.
Un escaneo láser de la superficie como se conoce en la técnica anterior puede proporcionar una imagen informatizada de la superficie del túnel. Esta información se puede usar para evaluar si se puede lograr una dimensión de túnel específica cuando se ensamblan elementos de pared. Además, la cantidad de hormigón 21 a usar cuando se llena el espacio vacío entre la superficie rocosa y los elementos de pared de túnel respectivos 22 de acuerdo con la presente invención puede calcularse junto con la distribución del hormigón 21 sobre la superficie rocosa del túnel. Cuando se calcula la distribución del volumen de la capa de hormigón 21, el cálculo tiene en cuenta que la superficie de la capa de hormigón 21 que mira hacia la roca de la pared del túnel es irregular, y que la otra superficie del lado opuesto del hormigón 21 que está mirando hacia la parte posterior del elemento de pared de túnel 22 es lisa.
Además, la imagen informática de las paredes de roca del túnel se puede usar para adaptar a medida el tamaño, como la altura y/o la anchura y el grosor, de los elementos de pared de túnel respectivos 22 antes de que sean prefabricados. Dependiendo de la curvatura de una curva, por ejemplo, en la dirección longitudinal del túnel, se puede proporcionar un número optimizado de elementos con ángulos correctos entre superficies terminales adyacentes de elementos de pared adyacentes 22. Un techo del túnel también puede requerir el ajuste de los ángulos de superficies terminales de elementos de pared de túnel adyacentes 22 que se están aplicando en el techo. Además, la adaptación a medida de diferentes tamaños de elementos respectivos 22 con respecto a geometrías de la pared de roca y condiciones locales como, por ejemplo, la posible exposición a la formación de hielo, hace posible fabricar elementos de pared de túnel 22 con un área superficial maximizada, lo que reducirá la carga de trabajo y el tiempo de montaje de elementos de pared de túnel respectivos 22 en las paredes y techos del túnel. La forma geométrica de un elemento de pared 22 también puede adaptarse a condiciones geométricas específicas de una ubicación específica en el túnel.
Por ejemplo, dos túneles que pueden encontrarse dentro de un túnel (carreteras laterales que entran en un túnel principal, por ejemplo) pueden requerir formas y geometrías especiales de los elementos de pared de túnel 22. Dado que el núcleo de los elementos de pared de túnel está hecho de vidrio celular, el corte y la formación de formas son extremadamente fáciles. El recubrimiento de poliurea se aplicará después de que se haya realizado la adaptación a medida de las formas de los elementos de vidrio celular.
Está además dentro del alcance de la presente invención que los elementos de pared de túnel 22 de acuerdo con la presente invención estén de acuerdo con un conjunto predefinido estandarizado de especificaciones para un túnel específico. Esto implica que los elementos de pared pueden fabricarse como un conjunto de elementos de pared de igual tamaño identificados como adecuados para un perfil de túnel específico.
De acuerdo con un método de acuerdo con la presente invención, el uso de escaneo láser puede proporcionar una imagen informatizada de las paredes de roca del túnel que puede usarse para calcular la cantidad necesaria de hormigón 21 para llenar los espacios vacíos entre las paredes de roca y los elementos de pared de túnel 22. Además, la distribución de la capa de hormigón 21 sobre las paredes de roca del túnel puede calcularse como se ha analizado anteriormente. Esta información se puede usar, a continuación, para controlar un aparato o robot que sitúa un elemento de pared de túnel específico contra una ubicación específica de la pared de roca del túnel mientras se aplica la cantidad correcta de hormigón 21 para esta ubicación específica en la parte posterior del elemento de pared de túnel específico 22. Cuando los elementos de pared respectivos 22 se adaptan a medida a ubicaciones específicas en la pared del túnel, se une una etiqueta de código de barras u otras identificaciones, como marcadores RFID, al elemento de pared de túnel 22, que proporciona información sobre la ubicación a lo largo de la pared del túnel donde un robot puede unir el elemento de pared de túnel específico 22. A continuación, el robot puede escanear las etiquetas de código de barras o leer el marcador RFID antes de unir los elementos de pared de túnel y aplicar el volumen específico de hormigón para la ubicación específica de acuerdo con la etiqueta o el marcador. La imagen informática de las paredes del túnel también se puede usar para planificar ubicaciones de muescas 20 en el hormigón 21 aplicado en la parte posterior de los elementos de pared de túnel 22, formando así canales de drenaje de agua. Cuando se aplica hormigón 21 en espacios vacíos entre los elementos de pared de túnel 22 y la pared de roca del túnel, se puede unir un molde o encofrado que define el canal de drenaje de agua cuando se monta el elemento de pared de túnel 22 para esta ubicación específica.
Puede haber diferentes desafíos ambientales debido a diferentes propiedades ambientales de la ubicación de un túnel. Por ejemplo, en el norte en Noruega, el aislamiento térmico debe ser mayor que para un túnel en el sur en Italia. Este requisito puede explicarse fácilmente en ejemplos de realizaciones de la presente invención en las que el grosor de los elementos de vidrio celular aumenta si es necesaria una mejor protección contra la formación de hielo. Debido a la propiedad de ligereza del vidrio celular, el aumento de peso de los elementos de vidrio celular y, por tanto, las propiedades de manipulación de los elementos de pared 22, no es un problema.
La figura 3 (y la figura 4) ilustra un ejemplo del uso de una viga en forma de H 30 hecha de un material compuesto en la parte inferior de la pared de un túnel. Un elemento de pared 22 se inserta en una parte superior de la viga en forma de H 30.
Un perfil de túnel curvo se puede revestir con elementos de pared de túnel 22 de acuerdo con la presente invención ajustando el ángulo entre elementos de pared de túnel adyacentes 22 que se apilan unos encima de otros. El ángulo puede identificarse dibujando líneas desde un punto central del perfil del túnel que pasan por caras adyacentes de los elementos de pared de túnel respectivos. La figura 4 ilustra un ejemplo en donde el ángulo 40 es de 5°.
Otros elementos del túnel, como un puente de cable 50, se pueden unir al techo del túnel, así como semáforos 51 y señales de tráfico 52, como se ilustra en la figura 5.
La figura 6 ilustra un perno 60 hecho de materiales compuestos que se puede usar para mantener unidos los elementos de pared de túnel durante el proceso de montaje de los elementos de pared de túnel respectivos mientras, por ejemplo, se aplica hormigón 21 en la parte posterior de los elementos de pared de túnel 22. En la figura, solo se ilustra una placa circular 61, pero cuando se usan dos placas circulares 61, las placas 61 del perno 60 pueden mantener juntos dos elementos de pared adyacentes 22 cuando se aplica hormigón 21, por ejemplo. Una primera placa circular 61 está dispuesta para situarse en el lado frontal de los dos elementos de pared de túnel adyacentes 22, mientras que la segunda placa circular 61 está dispuesta en el lado posterior de los dos elementos de pared de túnel adyacentes 22. Los elementos de perno 60 se pueden disponer huecos y se pueden usar además para unir los puentes de cable 50 y otros elementos del túnel a las paredes o techos del túnel ilustrado en la figura 5. Además, la característica hueca de los pernos 60 puede usarse para disponer, por ejemplo, cables eléctricos hacia/desde la parte trasera de los elementos de pared de túnel hacia/desde la parte frontal de los elementos de pared de túnel.
Cuando se usa el perno 60 en la figura 6, habrá una abertura estrecha entre elementos de pared de túnel adyacentes 22. Sin embargo, dichas aberturas se pueden cerrar aplicando un elemento de sellado que proporcione aislamiento térmico y protección contra incendios de las aberturas estrechas respectivas.
La figura 7 ilustra un ejemplo de un sistema de iluminación de acuerdo con la presente invención. Una fuente de luz está dispuesta, por ejemplo, en una sección inferior de los elementos de pared. Por ejemplo, la viga en forma de H 30 ilustrada en la figura 3 (y la figura 4) puede usarse para alojar la fuente de luz 70 detrás de una cubierta liberable. También podría haber una pluralidad de fuentes de luz dispuestas de esta manera a lo largo de la longitud del túnel. La o las fuentes de luz están en comunicación con una pluralidad de fibras ópticas 71 que se extienden hacia arriba y hacia los lados desde la fuente de luz 70. Los extremos de las fibras ópticas respectivas están dispuestos a través de los elementos de pared de túnel, emitiendo así luz hacia el interior del túnel. En ejemplos de realizaciones de la presente invención, las fibras ópticas 71 pueden integrarse en el cuerpo de los elementos de vidrio celular de los elementos de pared de túnel de acuerdo con la presente invención. De esta manera, las fibras ópticas respectivas 71 también estarán protegidas contra la formación de agua, fuego y hielo.
La presente invención divulga un elemento de pared de túnel ligero como se define en las reivindicaciones adjuntas. La forma del núcleo de vidrio celular se puede adaptar fácil y económicamente a requisitos de la pared del túnel antes de aplicar la poliurea.
Además, no hay necesidad, por ejemplo, de elementos de refuerzo como barras de hierro dentro de los elementos de pared de túnel de acuerdo con la presente invención, contrariamente a lo que es necesario con elementos de pared de túnel de hormigón en la técnica anterior. Por lo tanto, se evitan problemas de corrosión así como posibles problemas de puesta a tierra eléctrica.
La propiedad de peso ligero de los elementos de pared de túnel de acuerdo con la presente invención simplifica la manipulación y puede manipularse mediante maquinaria más pequeña y más eficaz en comparación con la manipulación de elementos de pared de hormigón pesados de la técnica anterior, lo que reduce la huella de CO2 en el medio ambiente.
La propiedad aislante del vidrio celular da como resultado menos etapas cuando se instalan los elementos de pared en comparación con las soluciones de la técnica anterior, lo que requiere una instalación separada de una capa que proporciona aislamiento.
La propiedad ignífuga del vidrio celular también simplifica la instalación, dado que la propiedad ignífuga del vidrio celular es significativamente mejor que la que se encuentra en elementos de pared de hormigón. Se sabe que elementos de pared de hormigón pueden agrietarse cuando se exponen al calor de incendios de automóviles dentro de los túneles de carretera, por ejemplo. Se sabe que el material termoaislante usado habitualmente en los túneles de la técnica anterior se incendia en determinadas condiciones.
La propiedad ignífuga inherente del vidrio celular mejora considerablemente la seguridad contra incendios de los túneles de carretera y ferroviarios.
Además, las propiedades respectivas del núcleo de vidrio celular de un elemento de pared de túnel de acuerdo con la presente invención hacen posible proporcionar elementos de pared de túnel hechos a medida que proporcionan la optimización respectiva del área superficial de los elementos de pared de túnel, la optimización del grosor de elementos de pared y la optimización de formas de contorno de elementos de pared de túnel respectivos. Como parte de una optimización de la pared del túnel, los elementos de pared de túnel respectivos de acuerdo con la presente invención pueden fabricarse en diferentes tamaños y formas de contorno para un mismo túnel.

Claims (16)

REIVINDICACIONES
1. Un elemento de pared de túnel (10) constituido por elementos ligeros cubiertos, en donde cada uno de los elementos ligeros comprende un núcleo hecho de vidrio celular, un recubrimiento de poliurea que proporciona integridad mecánica al núcleo de vidrio celular y una etiqueta de identificación, en donde se indica el tamaño del elemento de pared de túnel respectivo (10) con respecto a la altura y/o la anchura, y el grosor y las formas de contorno del elemento de pared de túnel específico (10) se adaptan a las geometrías locales específicas de la pared de roca y a las condiciones locales de ubicaciones específicas en la pared de roca de un túnel de carretera o ferroviario, donde se va a aplicar el elemento de pared de túnel respectivo (10), en donde la adaptación del elemento de pared de túnel respectivo (10) a las condiciones locales se realiza midiendo las geometrías y condiciones de la pared de roca antes de que se fabrique el elemento de pared de túnel específico relacionado con una ubicación de pared de túnel local específica, en donde el elemento de pared de túnel respectivo (10) está etiquetado con la etiqueta de identificación que identifica las ubicaciones específicas en las que se va a aplicar el elemento de pared de túnel respectivo (10) en el túnel cuando se ensamblan los elementos de pared de túnel.
2. El elemento de pared de túnel (10) de acuerdo con la reivindicación 1, en donde un ángulo de una superficie terminal de un primer elemento de pared de túnel con respecto a una superficie frontal o trasera del primer elemento de pared de túnel está adaptado a un ángulo correspondiente de una superficie terminal de un segundo elemento de pared de túnel que está ubicado adyacente a la superficie terminal del primer elemento de pared de túnel cuando una parte de la pared de túnel está ensamblada con el primer y el segundo elementos de pared de túnel adyacentes entre sí.
3. El elemento de pared de túnel (10) de acuerdo con la reivindicación 1, en donde una forma de contorno de un primer elemento de pared de túnel se adapta a una forma de contorno de un segundo elemento de pared de túnel que está ubicado adyacente al primer elemento de pared cuando una parte de la pared de túnel está ensamblada con el primer y el segundo elementos de pared de túnel.
4. El elemento de pared de túnel (10) de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la adaptación de un elemento de pared de túnel específico se realiza de acuerdo con un conjunto predefinido estandarizado de especificaciones para un túnel específico.
5. El elemento de pared de túnel (10) de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la adaptación del grosor del elemento de pared de túnel es de acuerdo con una condición de temperatura local identificada en la ubicación local donde se va a aplicar el elemento de pared de túnel.
6. El elemento de pared de túnel (10) de acuerdo con la reivindicación 1, en donde una periferia de un elemento de pared de túnel está reforzada con un perfil adicional de material compuesto que puede rodear parcial o completamente la periferia del elemento de pared de túnel.
7. El elemento de pared de túnel (10) de acuerdo con la reivindicación 6, en donde el perfil de refuerzo añadido se une al núcleo de vidrio celular del elemento de pared de túnel antes de aplicar la poliurea, en donde la forma y los ángulos de las superficies terminales del perfil de refuerzo añadido se adaptan al elemento de pared de túnel antes de aplicar la poliurea.
8. El elemento de pared de túnel (10) de acuerdo con la reivindicación 6, en donde el perfil de refuerzo añadido se une al núcleo de vidrio celular del elemento de pared de túnel después de aplicar la poliurea, en donde la forma y los ángulos de las superficies terminales del perfil de refuerzo añadido se adaptan al elemento de pared de túnel después de aplicar la poliurea.
9. Un túnel de carretera o ferroviario que comprende una pluralidad de elementos de pared de túnel ligeros (10) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 - 7, en donde los elementos de pared de túnel respectivos están revistiendo una pared de roca del túnel, en donde se aplica una capa de hormigón entre la pared de roca y los elementos de pared de túnel respectivos.
10. El túnel de carretera o ferroviario de acuerdo con la reivindicación 9, en donde una viga en forma de H de material compuesto está dispuesta en una sección inferior de una pared de túnel, y en donde los elementos de pared de túnel (10) están situados y asegurados en la abertura superior de la viga en forma de H.
11. El túnel de carretera o ferroviario de acuerdo con la reivindicación 9, en donde al menos una fuente de luz está dispuesta detrás de una cubierta liberable en la sección inferior de la viga en forma de H,
en donde fibras ópticas están dispuestas en el lado posterior de elementos de pared de túnel respectivos (10), en donde un primer extremo de fibras ópticas respectivas está operativamente en contacto con la al menos una fuente de luz,
en donde un segundo extremo opuesto al primer extremo de las fibras ópticas respectivas es guiado a través de elementos de pared de túnel respectivos, por lo que las fibras ópticas respectivas transfieren luz desde la al menos una fuente de luz al interior del túnel.
12. El túnel de carretera o ferroviario de acuerdo con la reivindicación 9, en donde pernos huecos están dispuestos entre superficies terminales de unión de elementos de pared de túnel adyacentes (10), en donde los pernos huecos soportan semáforos o señales de tráfico en paredes laterales del túnel, mientras que pernos dispuestos en el techo del túnel soportan puentes de cable.
13. El túnel de carretera y ferroviario de acuerdo con la reivindicación 12, en donde pernos huecos están dispuestos para guiar cables eléctricos, fibras ópticas, líneas de comunicación y objetos similares hacia/desde la parte trasera de los elementos de pared de túnel (10) hacia/desde la parte frontal de los elementos de pared de túnel.
14. Un método de diseño de un elemento de pared de túnel (10) de acuerdo con la reivindicación 1-8, que comprende las etapas de,
obtener una imagen informatizada de un perfil de túnel perforado y dinamitado escaneando las paredes rocosas del túnel con un escáner láser móvil que se mueve a través del túnel en la dirección longitudinal del túnel, usar la imagen informatizada para adaptar a medida la anchura y/o la altura de elementos de pared de túnel específicos a ubicaciones específicas de la pared de roca antes de que se fabriquen los elementos de pared de túnel específicos.
15. El método de acuerdo con la reivindicación 14, en donde la imagen informática de las paredes de túnel se usa para planificar ubicaciones de muescas en el hormigón aplicado en la parte posterior del elemento de pared de túnel (10), formando así canales de drenaje de agua.
16. El método de acuerdo con la reivindicación 14, en donde la imagen informática de las paredes de túnel se usa para identificar posibles superficies maximizadas del elemento de pared de túnel respectivo (10) reduciendo así el número de elementos de pared de túnel necesarios para revestir el túnel.
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