Obras Subterraneas 2a Primera Parte PDF

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3º Minas. Curso 2010-2011Métodos de Explotación. Túneles. Marcos A. Martínez

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3º Minas. Curso 2010-2011

Métodos de Explotación. Túneles. Marcos A.Martínez

MÉTODOS DE EXPLOTACIÓN

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4. Tratamientos Especiales4.1. Introducción

4.2. Estabilización de la clave

4.3. Estabilización del frente

4.4. Estabilización de la solera

5. Métodos de Excavación en Túneles5.1. Introducción

5.2. Métodos Convencionales

5.3. Métodos Mecánicos

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Tratamientos Especiales

4.1. Introducción

4.2. Estabilización de la clave

4.3. Estabilización del frente

4.4. Estabilización de la solera

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TRATAMIENTOS ESPECIALES

4.2. Estabil ización en la Clave

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Paraguas de micropilotes. Definición

•

Un paraguas de micropilotes es un conjuntodiscreto de elementos lineales subhorizontalesperforados en el terreno armados einyectados,

• que forman una prebóveda resistenteenvolvente de la cavidad a excavar,

• cuya misión es sostener el terreno existentepor encima, así como minimizar lasdeformaciones del mismo para evitar daños enestructuras o infraestructuras viariasexistentes durante la excavación

No sepuedemostrar laimagen en estemomento.

No sepuedemostrar laimagen en estemomento.


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Paraguas de micropilotes. Clasificación

Bulones

Ø entre 22 y

25 mm

Micropilotes

Ø entre 72 y

168 mm


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Paraguas de micropilotes. Fases deejecución

• Replanteo.

• Perforación de los taladros ycolocación simultánea de laarmadura.

• Inyección de la lechada decemento.

• Avance de la excavación en unalongitud igual a la del paraguasejecutado menos la distancia desolape


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Paraguas de micropilotes. Equipos

•

Equipos convencionales de perforación (ECP) y equipos específicos de perforaciónsubhorizontales (EEPS).


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•

Equipos convencionales de perforación (ECP) y equipos específicos de perforaciónsubhorizontales (EEPS).


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ECP EEPS

Varios replanteos Único replanteo

Un solo apoyo Mástil con dos apoyos

Varillas 2-3 m Varillas de hasta 11 m

Alcanza altura aproximada 2,5 m Alcanza alturas superiores a 6,5 m

Ejecuta paraguas en tres ciclos deexcavación-perforación

Ejecuta paraguas en una sola fase


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•

La colocación de micropilotes hasta un diámetro de tubo de 114,3 se puede realizar con un jumbo normal de avance en túneles.


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Paraguas de micropilotes. Paraguas Interiores

•

Tradicionalmente se realizaban paraguas interiores en casos de hundimiento de túneles alatravesar zonas complicadas.

• Actualmente, cada vez más se proyecta la ejecución de túneles al amparo de paraguas demicropilotes, ya sea parcialmente para atravesar zonas de geología complicada conocidaspreviamente.

Fotos

Site


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Paraguas de micropilotes. Sistema Symmetrix

•

Symmetrix® Permanente es un sistema de perforaciónconcéntrico, patentado por Atlas Copco, para micropiloteshorizontales con instalación de armadura simultáneamente.

• La rotopercusión se aplica a través de los siguienteselementos:

• Boca piloto accionada por martillo en cabeza; poseeamplios taladros internos para la entrada del aire (o airey agua) para el barrido y amplias ranuras externas parael retorno.

• Corona que gira solidaria a la boca piloto por un

acoplamiento interno de sistema bayoneta.

• Zapata a la cual está soldada la armadura libre, estopermite que la armadura no gire y, por lo tanto, lasnecesidades de par en la cabeza de rotación sonmenores. Melma

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Estabil ización en la Clave:


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Jet

Grouting


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4.3. Estabilización en del Frente

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4.3. Estabilización en del Frente

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4.4. Estabilización en de la Solera

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Métodos de Excavación en Túneles

5.1. Introducción5.2. Métodos de Excavación Convencionales

5.3. Métodos de Excavación Mecánicos

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MÉTODOS DE EXCAVACIÓN EN TÚNELES

5.1. Introducción

Criterios:

• GEOMETRÍA (DIMENSIONES Y FORMA)

• LONGITUD

• UBICACIÓN (URBANO, EDIFICACIONES,...)

• RENDIMIENTO (PLAZO)

• RESPUESTA DEL TERRENO (DERFORMACIONES, AGUA,...)

• FLEXIBILIDAD ANTE CAMBIOS DEL TERRENO

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5.1. Introducción

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5.1. Introducción

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5.1. Introducción


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5.1. Introducción


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ELECCIÓN DEL MÉTODO CONSTRUCTIVO

• Las clasificaciones geomecánicas sehan convertido en una herramientahabitual para túneles y obrassubterráneas.

• En España la clasificación geomecánicamás usada es la RMR de Bieniawski.

• Esta clasificación incluye unasrecomendaciones de construcción,habiéndose dividido el índice RMRdentro de 5 clases (I, II, III, IV y V) conlas denominaciones desde «Muybuena» a «Muy mala». Cada clasecubre un intervalo de 20 puntos.

5.1. Introducción


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RECOMENDACIONES DE EXCAVACIÓN

1. Partición de la Sección

• Sección completa (RMR > 60). Posiblea partir de RMR > 50 y recomendable(con buena mecanización) para RMR>

60.

5.1. Introducción


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1. Partición de la Sección

• Calota y destroza (RMR > 30). Posible(con contra bóveda) para 20 < RMR < 30y recomendable para RMR > 30.

• En general, podrán excavarsecompletamente por separado la calota yla destroza siempre que la calidad delmacizo rocoso no sea mala o muy mala.

• Cuando la calidad del macizo es mala, yhay riesgos de inestabilidad del frente,suele ser útil excavar el avance dejandoun machón central sin excavar.

5.1. Introducción


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5.1. Introducción


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5.1. Introducción


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2. Longitud de Pase

• En el estado actual de la mecanización noson prácticos avances superiores a 6 m(que son posibles a partir de RMR > 60,lo que coincide con el intervalo donde sepuede recomendar la excavación a

sección completa).

• Para macizos de calidad media a mala serecomienda graduar la longitud de pasevariándola entre 4 m (RMR = 60) y 1 m(20 < RMR < 30).

• Los macizos de calidad muy mala(RMR


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3. Técnica de Excavación

• TBM abierto (RMR>60). El uso detuneladoras abiertas es ventajoso cuandolas necesidades de sostenimiento sonreducidas y ese sostenimiento puede

instalarse detrás de la cabeza deperforación.

• En general puede esperarse unfuncionamiento satisfactorio si el macizorocoso es de calidad buena (RMR < 60) y

tolerable si es de calidad media a buena(50 < RMR < 60). Si el RMR es inferior a50 la excavación se convierte en muytrabajosa.

5.1. Introducción


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• Voladuras (RMR > 40). Es la técnicamás versátil y, por lo tanto, el másfrecuente. Aunque es posible excavar

por voladuras terrenos de calidad mala omuy mala, no suele resultar prácticohacerlo.

• Obviamente la calidad de ejecuciónresulta capital cuando se utiliza este

método de excavación.

5.1. Introducción


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• Rozadora (30 < RMR < 90). Teóricamentela rozadora (máquina de ataque puntual ycuerpo bajo y compacto) puede utilizarsecon gran variedad de terrenos.

• Su limitación es la resistencia mecánica (atracción y a compresión) de la roca matriz.

• La excavación y el sostenimiento (realizadossimultáneamente) son mucho máscompatibles cuando se trabaja conrozadoras que cuando la excavación serealiza con tuneladora TBM abierta o por voladuras.

• Pueden utilizarse rozadoras con roca de

mala calidad (20 < RMR < 30).

5.1. Introducción


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3. Ténica de Excavación

• Fresado (RMR < 30). Cada vez es másfrecuente la excavación por fresado conmáquinas que montan una fresa depotencia media sobre un brazo deexcavadora, tanto para el perfilado finaldel gálibo, como para la excavación detoda la sección.

• Su campo son las masas rocosas de

calidad media baja a baja (30< RMR


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• Escarificación/Pala (RMR < 20). Losmacizos de calidad muy mala puedenexcavarse prácticamente como suelos, con

palas convencionales y/o escarificarse(método especialmente práctico para ladestroza).

• El método puede utilizarse, con algunasdificultades, hasta la subclase 20


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• Escudo (RMR < 20). El escudo fuedesarrollado para excavar suelos y paramasas rocosas de calidad muy mala elescudo (simple o doble) resulta muy

adecuado.

• Para RMR > 30 el escudo no es necesariodesde el punto de vista de la excavaciónmisma, pero puede ser conveniente conestrategias combinadas de excavación y

sostenimiento-revestimiento (por ejemplocon dovelas)

5.1. Introducción


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5.1. IntroducciónMétodos de Excavación Convencionales

Métodos de Excavación Mecánicos

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MÉTODOS DE EXCAVACIÓN CONVENCIONALES


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5.2. Métodos de Excavación Convencionales

• NUEVO MÉTODO AUSTRIACO

• SECCIÓN COMPLETA

• AVANCE Y DESTROZA

• MÉTODO CLÁSICO DE MADRID (BELGA)

• MÉTODO ALEMAN

• MÉTODO DE GALERÍAS DE CIMENTACIÓN

• ADECO


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5.2.1. Nuevo Método Austriaco


Sus principios básicos son:

• Aplicación inmediata de un sostenimientoprovisional semirígido de hormigónproyectado, bulones y excepcionalmentecerchas.

• Auscultación y medidas in situ de

deformaciones/tiempos (medidas deconvergencia).

• Eventual refuerzo del sostenimiento.

• Construcción de un revestimiento definitivo

en función de la información anterior obtenida.

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5.2.2. Sección Completa

CONTRABÓVEDA


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5.2.3. Avance y Destroza


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5.2.4. Perforación y Voladura

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Métodos de Explotación. Túneles. Marcos A. Martínez

Tipos de Cuele:• Cueles de Barrenos Paralelos.• Cueles de Barrenos en Ángulo.

Cueles Paralelos:• Cueles Cilíndricos.

• Cuele cilíndrico de cuatro secciones.• Cuele cilíndrico de doble espiral.• Cuele Coromant.• Cuele Fagersta.

• Cueles Quemados.

Cueles en Ángulo:

• Cueles en “V”.• Cueles en Abanico.• Cueles Instantáneos.


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Cueles en Ángulo:



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Cueles en Ángulo:



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Cueles en Ángulo:



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Cueles en Ángulo:



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Cueles en Ángulo:



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•EJEMPLOS


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•TÚNELES DE GRAN SECCIÓN (cortesía de CAVOSA)


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•EJEMPLOS


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•GALERÍAS EN CARBÓN (cortesía de HUNOSA)


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•EJEMPLOS


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•GALERÍAS EN CARBÓN (II) (cortesía de HUNOSA)


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•EJEMPLOS


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•GALERÍAS EN CARBÓN (III) (cortesía de HUNOSA)


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•EJEMPLOS


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•GALERÍAS EN CARBÓN (III) (cortesía de HUNOSA)


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•EJEMPLOS


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•GALERÍAS EN SAL


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•EJEMPLOS


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•GALERÍAS EN CALIZA

•- Explosivo: Goma 2 ECO en 26 x 200mm

• - Longitud perforación: 1.60 m

•- Cuele: 8 barrenos con 2 cartuchos

•- Contra-cuele y destroza: 20 barrenoscon 3 cartuchos

•- - Recorte: 14 barrenos con 2.5cartuchos

•

•- Zapateras: 5 barrenos con 4 cartuchos


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VOLADURASEN TUNELES Y GALERÍAS


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Contorno.

• Los barrenos perimetrales o de

contorno son importantes pues deellos dependerá la forma perimetral dela excavación resultante.

• Existen dos técnicas de efectuar lostiros perimetrales:

• El Recorte.• El Precorte.


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La concentración dela carga explosivaentre 0,1 y 0,3 Kg/m

Son los primeros endetonar, generando unafisura que aísla y protege

la roca de las vibraciones

Explosivo especialprecorte

Barrenos perimetrales yparalelos, distanciadosentre 25 y 50 cm

TÉCNICA DE PRECORTE

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5.2.4. Perforación y VoladuraTÉCNICA DE RECORTE

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Destroza.

• Comprende el área de barrenos entrecontracuele y recorte.

• Es la voladura principal, en cuanto a volumen dearranque se refiere.

• El esquema suele ser más abierto que en cueley contracuele, con menores consumosespecíficos de explosivo, y muchas veces seusa carga selectiva en los barrenos

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VOLADURASEN TUNELES Y GALERÍAS


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Zapatera.

• Por estos barrenos entenderemos losdel piso del túnel.

• Estos barrenos, últimos en dispararse

generalmente, son tiros pinchados ysobrecargados, ya que además de supiedra, pesa sobre ellos unaimportante parte del propio escombrogenerado por la destroza.


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SECUENCIA DE DISPARO


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Alem án

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Barrenos de cuele

Tiros de destroza

Tiros de contorno, techo y paredes

Zapateras


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PERFORACIÓN Y VOLADURA

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5.2.1.1. Perforación y Voladura

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