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Túnel de Conexión, Cocheras Vespucio Norte Línea 2, Metro de Santiago.
Seminario Técnico Internacional: Ingeniería de Vanguardia
Gustavo Solar GuzmánIgnacio González
Ingenieros CivilesZañartu Ingenieros Consultores SpA.Chile
6-Marzo-2018
01 Introducción
02 Objetivos
03 Descripción Túnel de Conexión
04 Modelamiento
05 Conclusiones
Contenido
Seminario Técnico Internacional : Ingeniería de Vanguardia
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Midas Gen
Introducción
Seminario Técnico Internacional: Ingeniería de Vanguardia
Sobre Zañartu Ing. ConsultoresEmpresa chilena constituida
en el año 1984.
Orientada al desarrollo de
proyectos civiles, viales, de
transporte de pasajeros e
inspecciones técnicas.
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Introducción
Seminario Técnico Internacional: Ingeniería de Vanguardia
Metro Línea 5 Tramo hacia Maipú
Pique Inés de SuarezMetro Línea 6
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Introducción
Seminario Técnico Internacional: Ingeniería de Vanguardia
Puente Chacrillas
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Introducción
• Empresa con más de 1000 trabajadores
• Presencia en Colombia con primer tramo de Ruta del Sol (Consorcio Zañartu – Mab-Velnec)
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Túnel Las Lajas, Colombia
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Introducción
• Túnel de conexión forma parte de proyecto Ingeniería de Detalle OO.CC. Cocheras Vespucio Norte,
Seminario Técnico Internacional: Ingeniería de Vanguardia
Las seis líneas de Metro de Santiago
Ingeniería de detalle Túneles y EstacionesIngeniería
de detalle Viaducto yEstaciones
Ingeniería de detalle Estación
Línea 2 Metro de Santiago
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Introducción
Seminario Técnico Internacional: Ingeniería de Vanguardia
Estación Los Leones
Extensión Línea 2
Cocheras Línea 2Necesidad de cocheras para resguardar los nuevos trenes producto de la extensión de la Línea 2
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Introducción
Seminario Técnico Internacional: Ingeniería de Vanguardia
• Proyecto ubicado en Comuna de Huechuraba
• 5,6 Ha. de superficie.
• Túnel de Enlace con vía Existente.
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Introducción
Seminario Técnico Internacional: Ingeniería de Vanguardia
330 metros de túnel
conectan el pique
cola de maniobra
de L2 con 13
posiciones de
cochera y 1 foso de
mantenimiento
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Introducción
Seminario Técnico Internacional: Ingeniería de Vanguardia
Marathon, Frente Oriente
CocheraHaz de vías
Cal
ete
ra A
. Ve
spu
cio
Can
al H
ue
chu
rab
a
Vía
Edificios Administrativos y Técnicos
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Introducción
Seminario Técnico Internacional: Ingeniería de Vanguardia
Edificios Administrativos y Técnicos
Cochera
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Introducción
• Proyecto Túnel de conexión: Método Constructivo
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- Excavación a frente completocolocando el sellado y la primeracapa del revestimiento primario,constituido por malla, marcos yshotcrete.
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Objetivos
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Los objetivos son:
Dar a conocer la utilidad del Túnel de conexión.
Describir el Túnel de conexión, la modelación realizada con Midas GTS y losresultados de esfuerzos y deformaciones entodos los materiales (suelos y estructuras).
Entregar las razones del uso de modelos 3D.
Recalcar la importancia del criterio ingenieril para dar solución a problemas inesperados.
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Descripción Túnel de Conexión
• Implantación Túnel
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Descripción Túnel de Conexión
• Implantación Túnel
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Descripción Túnel de Conexión
• Túnel una vía
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Descripción Túnel de Conexión
• Túnel dos vías
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Descripción Túnel de Conexión
• Túnel bajo canal Huechuraba
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Túnel Falso
Túnel Cajón
Marco Pesado
Tímpano de
enlace
Túnel Marco
reticulado
Canal Huechuraba
Existente
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Descripción Túnel de Conexión
• Túnel bajo canal Huechuraba
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Túnel Marco
reticulado
Túnel Cajón
Marco Pesado
Canal Huechuraba
Existente
Túnel Falso
Portal
6.0m
1.8m
Minimizar asentamientos
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Descripción Túnel de Conexión
• Sección típica Túnel bajo canal Huechuraba
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Descripción Túnel de Conexión
• Túnel de marco reticulado
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6.0m
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Descripción Túnel de Conexión
• Túnel de marco reticulado una vía
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Descripción Túnel de Conexión
• Túnel de marco reticulado transición
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Descripción Túnel de Conexión
• Túnel de marco reticulado transición
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Descripción Túnel de Conexión
• Túnel de marco reticulado dos vías
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Descripción Túnel de Conexión
• Túnel de marco reticulado dos vías
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Descripción Túnel de Conexión
• Túnel de marco reticulado
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Descripción Túnel de Conexión
• Secuencia constructiva bajo canal
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1.-EXCAVACION A FRENTE COMPLETO EN AVANCES SUCESIVOS DE 0,50m COLOCANDO EL SELLADO Y LA PRIMERA CAPA DEL REVESTIMIENTO PRIMARIO, CONSTRUIDO POR MALLA, MARCOS METÁLICOS Y SHOTCRETE.
2.-A UNA DISTANCIA INFERIOR A 2,50m DEL FRENTE SE COLOCARA EL REVESTIMIENTO SECUNDARIO, CONSTITUIDO POR MALLA Y SHOTCRETE, MARCOS METÁLICOS Y SHOTCRETE.
3.-A UNA DISTANCIA INFERIOR A 2.50m DEL FRENTE SE PROCEDERA A LA CONSTRUCCION DEL RADIER.
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Descripción Túnel de Conexión
• Secuencia constructiva túnel una vía y dos vías
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1.- EXCAVACIÓN A FRENTE COMPLETO EN AVANCES SUCESIVOS DE 1,0m COLOCANDO EL SELLADO Y LA PRIMERA CAPA DEL REVESTIMIENTO PRIMARIO, CONSTITUIDO POR MALLA, MARCOS Y SHOTCRETE. SE DEJARÁN 30cm DE LA MALLA SIN PROYECTAR PARA SOLAPE EN EL AVANCE SIGUIENTE.
2.-REVESTIMIENTO PRIMARIO SE REALIZARÁ EN UNA SÓLA ETAPA POR AVANCE.
3.-A UNA DISTANCIA INFERIOR A 30m DEL FRENTE SE COLOCARÁ EL REVESTIMIENTO SECUNDARIO, CONSTITUIDO POR MALLA Y SHOTCRETE.
4.-A UNA DISTANCIA INFERIOR A 30m DEL FRENTE SE PROCEDERÁ A LA CONSTRUCCIÓN DE LA CONTRABÓVEDA.
5.-CONSTRUCCIÓN DEL RADIER.
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Modelamiento
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Se utilizó modelo 3D para considerar especialmente las singularidades del proyecto.
- Excavación en zona de túnel falso
- Túnel bajo canal
- Cambio de sección a túnel reticulado
- Transición
- Portal de acceso
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Modelamiento
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PilasPortal de acceso
Túnel bajo canal
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Canalrevestido
Suelo fino
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• Estratos de sueloHorizonte Profundidad
(m)Descripción
H-1 0.00 – 1.00 Brocal de hormigón.
H-2 1.00 – 1.90 Arcilla limo arenosa, color café claro, humedad media al contenidode humedad natural, consistencia alta, plasticidad media, seobservan algunas raicillas aisladas.
H-3 1.90 – 2.00 Lente de arena, color café amarillento, humedad baja,compacidad baja, plasticidad nula, arena de grano fina.
H-4 2.00 – 5.80 Arcilla limo arenosa, color café claro, humedad media,consistencia alta, plasticidad media, presencia de raíces y raicillasaisladas en todo el estrato.
H-5 5.80 – 6.00 Lente de arena gravosa, color gris, humedad baja compacidadbaja, desmoronable al primer golpe de martillo, plasticidad nula,arena de grano fino, con abundantes gravillas de cantos angularesde hasta 1”.
H-6 6.00 – 8.35 Arcilla limo arenosa, color café claro, humedad media,consistencia alta, plasticidad media, presencia de raíces y raicillasaisladas.
H-7 8.35 – 8.55 Lente de arena fina a media, color gris, humedad baja.
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• Estratos de suelo Horizonte Profundidad(m)
Descripción
H-8 8.55 – 17.50Arcilla limo arenosa, color café claro, humedad media al contenidode humedad natural, consistencia alta a muy alta, plasticidad media,se observan algunas raicillas aisladas. Entre los 11.15 y 11.30mbolsones de arena con gravillas, color gris café, con gravas de 3/8.
H-9 17.50 – 20.30Arcilla limo arenosa, color café claro, humedad media, consistenciaalta, plasticidad media, presencia de raíces y raicillas aisladas entodo el estribo. Sin presencia de raicillas aisladas.
H-10 20.30 – 20.90Arena gravosa de color gris café, humedad media, contenido dehumedad natural, compacidad media baja, desmoronable al primergolpe de martillo, arenas de grava medias a gruesas, gravas decantos angulares, subangulares, redondeados de hasta 1” conbolsones de arena de color amarillento.
H-11 20.90 – 24.60Grava arenosa, color gris café, humedad media, contenido dehumedad natural, compacidad media, desmoronable al primergolpe de martillo, plasticidad nula, arenas de grava medias agruesas, gravas de cantos angulares alargados aplanados,redondeados de hasta 3”, presencia de bolsones en forma aislada decantos angulares, alargados de hasta 6”.
H-12 24.60 – 25.00 Arcilla limo arenosa, color café claro, humedad media, consistenciaalta, plasticidad media, presencia de raíces y raicillas aisladas entodo el estribo.
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• Parámetros tenso - deformacionales de los suelos
El modelo constitutivo empleado es elastoplástico según Mohr-Coulomb
Parámetro Cantidad Unidad
Ko (coeficiente empuje en reposo) 0.65 -
C (Coesión) 3 Tonf/m2
F (ángulo de fricción interna) 31 º
E (coeficiente de elasticidad) 1000+275*Z Tonf/m2
n (Coeficiente de Poisson ) 0.3 -
Peso Unitario 1.85 Tonf/m3
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• Túnel bajo canal
Cada color es una etapa de excavación –revestimiento – marco
Marcos
Manto hormigón proyectado
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Excavación para túnel falso
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• Ubicación de marcos
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• Peso propio
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• Cargas hidrostática
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• Carga sísmica
Sobre el modelo se simuló el efecto del sismo mediante la aplicación de desangulaciones de diseño,
que actúan en dos direcciones ortogonales.
El valor de la desangulación considerada es s = 8.5 x 10-4
Método cinemático,
formulado inicialmente
por Keusel (1969) para
el Metro de San Francisco.
Propuesto por IDIEM y por
Ingeniero Dusan Dujisin en
1971 para análisis sísmico
de Metro de Santiago.
Perfeccionado por Ortigosa
y Musante (1991)
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• Carga sísmica (desangulación)
Se aplica deformación horizontal al suelo (por ejemplo en sentido –y)
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Etapa 1: Excavación túnel falso. Se instalan los paraguas
Etapa 0: Reset de deformaciones
Etapa 2: Se demuele ojo del túnel
• Secuencia constructiva Túnel bajo canal
Etapa 0: Sin excavaciones
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Avance repetitivo en etapas de 50cm. Colocación revestimiento secundario a 2.5 m
Se atraviesa todo el canal.
• Secuencia constructiva Galería Trasandén
Etapa 3: Excavación primera sección, instalación de marcosy hormigón proyectado
1. Excavación
2. Montaje marco
3. Proyección deshotcrete
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• Etapas constructivas
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• Desplazamientos verticales una vez terminado túnel bajo canal.
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• Desplazamientos verticales una vez terminado túnel bajo canal.
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• Desplazamientos verticales en canal
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• Desplazamientos verticales en función de las etapas, borde superior del canal y base.
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• Momentos YY en revestimiento.
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• Momentos YY en revestimiento (caso sísmico).
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• Corte YZ en revestimiento (caso sísmico).
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• Momentos en marcos.
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• Esfuerzo axial en marcos.
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• Tunel NATMTúnel dos vías
Túnel una vía
Transición
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• Tunel NATM
Cada color es una etapa de excavación –revestimiento – marco
Marcos
Manto hormigón proyectado
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• Desplazamientos verticales una vez terminado túnel.
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• Desplazamientos verticales en superficie.
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• Momento XX en revestimiento.
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• Momento YY en revestimiento.
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• Diagrama de corte YZ en revestimiento
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• Desplazamiento total Transición.
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• Desplazamiento total túnel una vía.
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Conclusiones y comentarios
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• Con el diseño finalmente aprobado, podrá comenzar la construcción de las obras.
• El trabajo de Zañartu continuará durante las obras, calibrando el modelo de acuerdo a lo que aparezca
finalmente en terreno.
• Se incorporó monitoreo permanente para verificar las deformaciones arrojadas por el programa.
• Zañartu mantendrá la comunicación con la inspección técnica, de manera de solucionar cualquier problema que
se pudiera presentar.
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Conclusiones y comentarios
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• La metodología adoptada es mucho más precisa que las empleadas tradicionalmente en este tipo de proyectos.
• La realidad de la construcción de las obras es tridimensional y, por ello, el empleo de los modelos 3D permite
realizar análisis mucho más próximos a la realidad que los basados en modelos bidimensionales
• Esta mayor precisión se traduce en la identificación de las zonas más solicitadas durante la construcción,
permitiendo igualmente poder evaluar con precisión la influencia de las obras sobre el terreno circundante;
aspecto esencial en entorno urbano, con existencia de edificaciones, estructuras y servicios con riesgo de verse
afectados por la construcción de la obra subterránea.
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Conclusiones y comentarios
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• La disposición de los marcos fue definida de modo que no aparezcan deformaciones excesivas. El perfil escogido
también debe asegurar lo anterior, además de cumplir los criterios de resistencia.
• El hormigón proyectado de los revestimientos en lo relativo a espesor, se determina también considerando
deformaciones aceptables y por resistencia.
• De esta manera, se vuelve necesario realizar iteraciones previas al diseño final, de manera que los elementos
resistentes cumplan con las deformaciones admisibles y con la resistencia requerida.
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Conclusiones y comentarios
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• Mediante la modelación con programa MIDAS GTS es posible predecir las deformaciones en
cada etapa de excavación. Estos valores son determinantes puesto que el canal existente que
pasa sobre el túnel proyectado no debe presentar descensos que afecten su funcionamiento.
• Programa simple de usar, especialmente en la definición geométrica, es dinámico y ágil para
resolver el modelo, en comparación con otros programas similares.
• La modelación con programa MIDAS GTS ha sido fundamental en el desarrollo de este
proyecto en particular; y lo será en los futuros proyectos de líneas de Metro y otros.
• Se debe estar consciente de las situaciones inesperadas que no son reflejadas en ningún modelo.
Es fundamental la rapidez y el buen criterio para resolverlos.