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MÉTODOS CONSTRUCTIVOS PARA LA EXCAVACIÓN EN TÚNELES EN SUELOS
Presente y futuro de las obras subterráneas en la minería e infraestructuras chilenasSantiago, 9 de Enero de 2008
MMéétodos constructivos para la todos constructivos para la excavaciexcavacióón de tn de túúneles en neles en suelossuelos
JosJoséé Miguel Galera FernMiguel Galera Fernáándezndez
Dr. Ingeniero de MinasDr. Ingeniero de MinasProfesor Titular de la UPM de MadridProfesor Titular de la UPM de MadridSubdirector General de Geocontrol, S.A.Subdirector General de Geocontrol, S.A.
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MÉTODOS CONSTRUCTIVOS PARA LA EXCAVACIÓN EN TÚNELES EN SUELOS
Índice
I.- Clasificación de los métodos constructivos
II.- Criterios para la selección del método constructivo
III.- Métodos de cálculo
IV.- Ejemplos de aplicación
V.- Conclusiones
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MÉTODOS CONSTRUCTIVOS PARA LA EXCAVACIÓN EN TÚNELES EN SUELOS
I. Clasificación de los métodos constructivos
Los métodos de construcción de túneles se pueden clasificar, básicamente en función de dos parámetros:
GRADO DE MECANIZACIÓN.
COMPORTAMIENTO TENSO-DEFORMACIONAL DE LA EXCAVACIÓN.
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MÉTODOS CONSTRUCTIVOS PARA LA EXCAVACIÓN EN TÚNELES EN SUELOS
CLASIFICACIÓN DE LOS MÉTODOS CONSTRUCTIVOS(Celada,2004)
ADECO
GALERÍAS DE CIMENTACIÓN
MÉTODO BELGA, ALEMÁN,…
N.M.A.
AVANCE Y DESTROZASECCIÓNCOMPLETA
PARCIAL(MÉTODOS CONVENCIONALES)
E.P.B.HIDRO
DOBLE-ESCUDOT.B.M.-ESCUDADA
TBMDOBLE-ESCUDO
TOTAL(TUNELADORAS)
DEFORMACIÓN INTENSA
DEFORMACIÓN MODERADAELÁSTICO
COMPORTAMIENTO DE LA EXCAVACIÓNGRADO DE
MECANIZACIÓN
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MÉTODOS CONSTRUCTIVOS PARA LA EXCAVACIÓN EN TÚNELES EN SUELOSEscudo de Presión de Tierras utilizado en la Línea 9 del
Metro de Barcelona
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MÉTODOS CONSTRUCTIVOS PARA LA EXCAVACIÓN EN TÚNELES EN SUELOSHidro-escudo de 14,2 m de diámetro que construyó el 4º Túnel bajo el Elba
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MÉTODOS CONSTRUCTIVOS PARA LA EXCAVACIÓN EN TÚNELES EN SUELOS
Procedimientos constructivos
Nuevo Método Austriaco
Ejecución de paraguas mediante equipos de perforación
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MÉTODOS CONSTRUCTIVOS PARA LA EXCAVACIÓN EN TÚNELES EN SUELOS
Método clásico de Madrid (Belga) Fases constructivas de túnelFases constructivas de túnel
Prolongación Línea 3 – Intercambiador de Moncloa FCC (Fuente: TYPSA Enero 2006)
DESMOLDAJE DE LA JUNTA DEL PASE DE BÓVEDA
DETALLE DE ROLLIZOS DE SOPORTE TEMPORAL INTEGRADOS EN LA BÓVEDA
Ensanche de bóveda y apuntalamiento de longarinas (túnel del eje aeropuerto)
Procedimientos constructivos
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MÉTODOS CONSTRUCTIVOS PARA LA EXCAVACIÓN EN TÚNELES EN SUELOS
Método clásico de Madrid (Belga)
Mina de avance y bóvedaMina de avance y bóveda
ENTIBACIÓN CUAJAD A (Tabla de A. Negro) RETACADO CON CUÑAS CONTRA LONGARINA APUNTALAD A
Prolongación Línea 3 –Intercambiador de Moncloa (Fuente: TYPSA Enero 2006)
EXCAVACION de MINA de AVANCE (1996)
Procedimientos constructivos
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MÉTODOS CONSTRUCTIVOS PARA LA EXCAVACIÓN EN TÚNELES EN SUELOS
Método clásico de Madrid (Belga) Esquema de avanceEsquema de avance
PUNTO DE INSERCIÓN PARA INYECCIONES DE CONTACTO Presión (0,2 –0,5 Bar en manómetro de salida de bomba)
Prolongación Línea 3 – Intercambiador de Moncloa FCC(Fuente: TYPSA Enero 2006)
“MAQUINARIA”
BÓVEDA HORMIGONADA Y DESTROZA CENTRAL
Túnel de María de Molina
Procedimientos constructivos
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MÉTODOS CONSTRUCTIVOS PARA LA EXCAVACIÓN EN TÚNELES EN SUELOSMétodo belga (2)
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MÉTODOS CONSTRUCTIVOS PARA LA EXCAVACIÓN EN TÚNELES EN SUELOS
Método Alemán. Galerías sucesivas
Procedimientos constructivos
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MÉTODOS CONSTRUCTIVOS PARA LA EXCAVACIÓN EN TÚNELES EN SUELOSMétodo alemán (1)
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MÉTODOS CONSTRUCTIVOS PARA LA EXCAVACIÓN EN TÚNELES EN SUELOS
Método alemán (2)
Método alemán (2)
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MÉTODOS CONSTRUCTIVOS PARA LA EXCAVACIÓN EN TÚNELES EN SUELOSMétodo alemán (3)
Método alemán (3)
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MÉTODOS CONSTRUCTIVOS PARA LA EXCAVACIÓN EN TÚNELES EN SUELOS
R9,
99
4,27
9,99
6,48
13,1
9
R8,46
1,0
5
0,75
6,72
5,20
PASSE D'AVANÇ : 1m
9,99
0,520,35
1,75
DEFINICIÓ DE LA SECCIÓ
4,27
3,78
A'
A
0,525,20
Método de las galerías de cimentación
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MÉTODOS CONSTRUCTIVOS PARA LA EXCAVACIÓN EN TÚNELES EN SUELOSLínea 5 FMB. Estación de Vall d’Hebrón
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MÉTODOS CONSTRUCTIVOS PARA LA EXCAVACIÓN EN TÚNELES EN SUELOS
Método ADECO
Procedimientos constructivos
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MÉTODOS CONSTRUCTIVOS PARA LA EXCAVACIÓN EN TÚNELES EN SUELOSCarro perforador para la ejecución de paraguasy del refuerzo del frente
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MÉTODOS CONSTRUCTIVOS PARA LA EXCAVACIÓN EN TÚNELES EN SUELOSDetalle de colocación de la contrabóveda
a pocos metros del frente
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MÉTODOS CONSTRUCTIVOS PARA LA EXCAVACIÓN EN TÚNELES EN SUELOS
II. Criterios para la selección del método constructivo
GeometrGeometríía (dimensiones y forma)a (dimensiones y forma)
LongitudLongitud
UbicaciUbicacióón (Urbano, edificaciones,n (Urbano, edificaciones,……))
Rendimiento (Plazo)Rendimiento (Plazo)
Respuesta del terreno (Respuesta del terreno (DeformDeform., ., aguaagua…….).)
Flexibilidad ante cambios del terrenoFlexibilidad ante cambios del terreno
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MÉTODOS CONSTRUCTIVOS PARA LA EXCAVACIÓN EN TÚNELES EN SUELOS
Métodos constructivos empleados a lo largo de los 4,5 km de la Central Artery (Boston)
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MÉTODOS CONSTRUCTIVOS PARA LA EXCAVACIÓN EN TÚNELES EN SUELOS
Riesgo de inestabilidades (Oteo, 2005)
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MÉTODOS CONSTRUCTIVOS PARA LA EXCAVACIÓN EN TÚNELES EN SUELOS
Teorías clásicas (Basados en formas de hundimiento Permiten encajar el orden de magnitud)
Modelos numéricos EF o DF (FLAC; PLAXIS, Z-SOIL, SIGMA,..2D-3D
Modelos de interacción (Convergencia-confinamiento)
Métodos empíricos
III.- Métodos de Cálculo
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MÉTODOS CONSTRUCTIVOS PARA LA EXCAVACIÓN EN TÚNELES EN SUELOS
Estabilidad de la sección
B
B+Ht=4R
Hd
Ht
Hipótesis de Terzaghi (1945)
Reparto de cargas del terreno según la figura
III.- Métodos de Cálculo
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MÉTODOS CONSTRUCTIVOS PARA LA EXCAVACIÓN EN TÚNELES EN SUELOS
Convergencia - confinamiento
Estabilidad de la sección
Presión radial
σi
Curva característica del sostenimiento
Curva característica del terreno
Tiempo
δf
σf
deformación (convergencia) radial
Rabcewick y Müller (1962); Hoek y Brown (1980)
Carranza-Torres (2003)
III.- Métodos de Cálculo
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MÉTODOS CONSTRUCTIVOS PARA LA EXCAVACIÓN EN TÚNELES EN SUELOS
Recomendaciones AFTES Grupo de trabajo 7
III.- Métodos de Cálculo
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MÉTODOS CONSTRUCTIVOS PARA LA EXCAVACIÓN EN TÚNELES EN SUELOS
Estabilidad de la sección
FLAC (Version 3 .40)
LE GE ND
1 7-Oct - 4 22:45 step 288 793 -5.000 E+ 00 < x< 2.000 E+ 01 3.000E + 01 <y < 5 .5 00E +0 1
X -dis pla cem ent con to urs -4.50E -02 -4.00E -02 -3.50E -02 -3.00E -02 -2.50E -02 -2.00E -02 -1.50E -02 -1.00E -02 -5.00E -03 0.0 0E +0 0
Con to ur i nterva l= 5.00 E-03Di spl ace ment vec to rsMax V ector = 4.67 5E -0 2
0 1 E -1 3.200
3.600
4.000
4.400
4.800
5.200
(* 10^1)
- 0.200 0. 200 0.600 1.000 1. 400 1.800( *10^1)
JOB T IT LE : x07-E NMG-09 -f27 .s av
T YP S A MA DRID
Modelización numérica
D.F. (FLAC) E.F. (PLAXIS, SIGMA, Z-SOIL... )
Planos, axisimétricos, 3D
Ley de resistencia lineal (Mohr-Coulomb suelos) o no lineal (Hoek-Brown) Módulos de deformación variables con el confinamiento (Cam-Clay) Coeficiente de reparto de tensiones Ko
(Difícil determinación -> análisis de sensibilidad )
III.- Métodos de Cálculo
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MÉTODOS CONSTRUCTIVOS PARA LA EXCAVACIÓN EN TÚNELES EN SUELOS
En túneles excavados en suelos es fundamental comprobar la estabilidad del frente
Estabilidad del frente de excavación
III.- Métodos de Cálculo
Inestabilidad del frente en túnel somero
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MÉTODOS CONSTRUCTIVOS PARA LA EXCAVACIÓN EN TÚNELES EN SUELOS
Estabilidad del frente
III.- Métodos de Cálculo
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MÉTODOS CONSTRUCTIVOS PARA LA EXCAVACIÓN EN TÚNELES EN SUELOS
Mecanismo de colapso de cuñas y bloques en el frente (Tamez, 1997)
Equilibrio de momentos respecto al eje BB
Estabilidad del frente
III.- Métodos de Cálculo
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MÉTODOS CONSTRUCTIVOS PARA LA EXCAVACIÓN EN TÚNELES EN SUELOS
Método de los conos de colapso a 180º .Círculos y espirales logarítmicas (M. Melis, 2005 ROP Sep 2005 )
Estabilidad del frente
III.- Métodos de Cálculo
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MÉTODOS CONSTRUCTIVOS PARA LA EXCAVACIÓN EN TÚNELES EN SUELOS
Cálculos tenso-deformacionales (FLAC, PLAXIS, SIGMA, Z-SOIL ...)
FLAC (Version 3.40)
LEGEND
17-Oct- 4 22:45 step 288793 -5.000E+00 <x< 2.000E+01 3.000E+01 <y< 5.500E+01
X-displacement contours -4.50E-02 -4.00E-02 -3.50E-02 -3.00E-02 -2.50E-02 -2.00E-02 -1.50E-02 -1.00E-02 -5.00E-03 0.00E+00
Contour interval= 5.00E-03Displacement vectorsMax Vector = 4.675E-02
0 1E -1 3.200
3.600
4.000
4.400
4.800
5.200
(*10^1)
-0.200 0.200 0.600 1.000 1.400 1.80 0(* 10^1)
JOB TITLE : x07-ENMG-09-f27.sav
TYPSA MADRID
Estabilidad del frente
III.- Métodos de Cálculo
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MÉTODOS CONSTRUCTIVOS PARA LA EXCAVACIÓN EN TÚNELES EN SUELOS
IV. Ejemplos
1.- Línea 5 FMB – Estación de Val d’ Hebrón.2.- Línea 3 FMB – Cruce bajo ATLL.3.- Ronda Oeste de Córdoba.4.- Túneles de San Cristóbal. Eje C2S.5.- Metros de Málaga y Sevilla.
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MÉTODOS CONSTRUCTIVOS PARA LA EXCAVACIÓN EN TÚNELES EN SUELOS
1.- Línea 5 FMB – Estación de Val d’ Hebrón
Estación de Metro y telescopio de conexión con el túnel de línea.Anchura de excavación de 20 m, bajo las cocheras existentes de Sant Genís.La excavación se realizó íntegramente en sauló (maicillo totalmente descompuesto a arenas).Para minimizar la subsidencia se optó por el método de las galerías de cimentación.
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MÉTODOS CONSTRUCTIVOS PARA LA EXCAVACIÓN EN TÚNELES EN SUELOS
C4
C3
C2
C1
COCHERAS D ESANT GENÍS
ESTA CIÓVALL D’H EBRÓN
D E LA LINIA 5
Línea 5: Planta de las cocheras de Sant Genís
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MÉTODOS CONSTRUCTIVOS PARA LA EXCAVACIÓN EN TÚNELES EN SUELOS
R9,9
9
4,279,99
6,48
13,1
9
R 8,46
1,05
0,75
6,72
5,20
PASSE D'AVANÇ : 1m
9,990,520,
35
1,75
DEFINICIÓ DE LA SECCIÓ
4,27
3,78
A'
A
0,525,20
Características geométricas de la estación Vall d’Hebrón de la Línea 5
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MÉTODOS CONSTRUCTIVOS PARA LA EXCAVACIÓN EN TÚNELES EN SUELOS
Detalle del mallado de la caverna de la estación de Vall d’Hebrón, de la Línea 5
FLAC3D 2.10
GEOCONTROL S.A.MADRID, SPAIN
Step 201544 Model Perspective10:08:11 Wed May 26 2004
Center: X: -7.986e+000 Y: 5.329e+001 Z: 7.179e+000
Rotation: X: 10.000 Y: 0.000 Z: 20.000
Dist: 6.130e+002 Mag.: 7.45Ang.: 22.500
Plane Origin: X: 0.000e+000 Y: 5.800e+001 Z: 0.000e+000
Plane Normal: X: 0.000e+000 Y: 1.000e+000 Z: 0.000e+000
Block Model: Mechanical Plane: on behind
elasticmohr
BÓVEDA
DESTROZA
GALERÍAS DECIMENTACIÓN
39
MÉTODOS CONSTRUCTIVOS PARA LA EXCAVACIÓN EN TÚNELES EN SUELOS
FLAC3D 2.10
GEOCONTROL, S.A.MADRID
Step 8167 Model Perspective11:36:14 Wed Oct 13 2004
Center: X: 0.000e+000 Y: 3.000e-001 Z: 2.568e+000
Rotation: X: 0.000 Y: 0.000 Z: 0.000
Dist: 8.298e+002 Mag.: 14.6Ang.: 22.500
Sketch Magfac = 0.000e+000 Linestyle
Block Grouprocasost_f_1rell_latrell_lat+sost_f_1sost_bov_1sost_bov_2sol_gal_latrevestimientorev+sost_f_1exc_gal_latavancesost_f_1+contrabovedacontrabovedadestroza
II
I’IIII
Fases constructivas del método de GALERÍAS DE CIMENTACIÓN
40
MÉTODOS CONSTRUCTIVOS PARA LA EXCAVACIÓN EN TÚNELES EN SUELOSVista de los elementos que simulan las obras de la Línea 5 y la estructura de las cocheras de
Sant Genís
FLAC3D 2.10
GEOCONTROL S.A.MADRID, SPAIN
Step 201544 Model Perspective10:35:58 Thu May 20 2004
Center: X: 7.151e+000 Y: 6.600e+001 Z: 1.124e+001
Rotation: X: 40.000 Y: 0.000 Z: 50.000
Dist: 6.130e+002 Mag.: 1.95Ang.: 22.500
Block Groupsostcbpatasostelecocherafincentroavancegaleriasosttunsostgal1sostgal2sostele2reves
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MÉTODOS CONSTRUCTIVOS PARA LA EXCAVACIÓN EN TÚNELES EN SUELOSDistribución de los desplazamientos verticales, en el entorno del telescopio y de la estación de Vall
d’Hebrón, tras la construcción de la bóveda
FLAC3D 2.10
GEOCONTROL S.A.MADRID SPAIN
Step 201544 Model Perspective12:53:22 Wed May 19 2004
Center: X: 1.431e+000 Y: 6.083e+001 Z: 9.488e+000
Rotation: X: 10.000 Y: 0.000 Z: 60.000
Dist: 6.339e+002 Mag.: 5.96Ang.: 22.500
Plane Origin: X: 0.000e+000 Y: 0.000e+000 Z: 0.000e+000
Plane Normal: X: 1.000e+000 Y: 0.000e+000 Z: 0.000e+000
Contour of Z-Displacement Plane: on behind Magfac = 0.000e+000
-1.0758e-001 to -1.0000e-001-1.0000e-001 to -9.0000e-002-9.0000e-002 to -8.0000e-002-8.0000e-002 to -7.0000e-002-7.0000e-002 to -6.0000e-002-6.0000e-002 to -5.0000e-002-5.0000e-002 to -4.0000e-002-4.0000e-002 to -3.0000e-002-3.0000e-002 to -2.0000e-002-2.0000e-002 to -1.0000e-002-1.0000e-002 to 0.0000e+000 0.0000e+000 to 1.0000e-002 1.0000e-002 to 2.0000e-002
42
MÉTODOS CONSTRUCTIVOS PARA LA EXCAVACIÓN EN TÚNELES EN SUELOS
Subsidencia de las cocheras, tras la construcción de la bóveda de la estación
FLAC3D 2.10
GEOCONTROL S.A.MADRID, SPAIN
Step 201544 Model Perspective12:51:39 Wed May 19 2004
Center: X: 1.462e+001 Y: 5.935e+001 Z: 7.583e+000
Rotation: X: 50.000 Y: 0.000 Z: 40.000
Dist: 6.541e+002 Mag.: 2.44Ang.: 22.500
Plane Origin: X: 0.000e+000 Y: 0.000e+000 Z: 1.900e+001
Plane Normal: X: 0.000e+000 Y: 0.000e+000 Z: 1.000e+000
Block Grouppatasostelesostgal1sostgal2sostele2
Contour of Z-Displacement Plane: on behind Magfac = 0.000e+000
-4.3017e-002 to -4.0000e-002-4.0000e-002 to -3.5000e-002-3.5000e-002 to -3.0000e-002-3.0000e-002 to -2.5000e-002-2.5000e-002 to -2.0000e-002-2.0000e-002 to -1.5000e-002
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MÉTODOS CONSTRUCTIVOS PARA LA EXCAVACIÓN EN TÚNELES EN SUELOS
M1 M2 M3 M4TÚNEL DE LÍNEA GALERÍAS DE CIMENTACIÓN
Subsidencia máxima calculada en un perfil situado 20 m al Sur del eje del Túnel de la Línea 5
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MÉTODOS CONSTRUCTIVOS PARA LA EXCAVACIÓN EN TÚNELES EN SUELOS
2.- Línea 3 FMB – Cruce bajo ATLL
El túnel de línea del metro se sitúa 6 m bajo el túnel de suministro de agua a Barcelona, excavado en en suelos cuaternarios (“tricicle”-arcillas y limos).El túnel de excavó en el contacto entre maicillo y granito fuertemente meteorizado.Tras su comprobación se excavó en avance y destroza, empleando pata de elefante y bajo paraguas pesado de protección. Se construyó una viga de apoyó para los marcos metálicos.
45
MÉTODOS CONSTRUCTIVOS PARA LA EXCAVACIÓN EN TÚNELES EN SUELOS
Sostenimiento y revestimiento del túnel Detalle de la excavación del túnel
46
MÉTODOS CONSTRUCTIVOS PARA LA EXCAVACIÓN EN TÚNELES EN SUELOS
Se realizó un pozo para prever inyecciones de compensación
Paso bajo ATLL
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MÉTODOS CONSTRUCTIVOS PARA LA EXCAVACIÓN EN TÚNELES EN SUELOSPerfil geológico-geotécnico longitudinal del túnel de metro
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MÉTODOS CONSTRUCTIVOS PARA LA EXCAVACIÓN EN TÚNELES EN SUELOSLa sección se instrumentó de forma extensiva para controlar las deformaciones al túnel existente
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MÉTODOS CONSTRUCTIVOS PARA LA EXCAVACIÓN EN TÚNELES EN SUELOS
FLAC3D 2.00
Itasca Consulting Group, Inc.Minneapolis, MN USA
Step 2770 Model Perspective17:20:43 Fri Sep 29 2000
Center: X: 0.000e+000 Y: 4.000e+001 Z: 4.885e+000
Rotation: X: 30.000 Y: 0.000 Z: 40.000
Dist: 3.165e+002 Mag.: 0.9Ang.: 22.500
Block Groupterrenojetgroutingcontraboveda2hastialdestrozacontraboveda1nucleosostenim3atllsost
Modelo tridimensional de cálculo
Geocontrol, S.A.Madrid
50
MÉTODOS CONSTRUCTIVOS PARA LA EXCAVACIÓN EN TÚNELES EN SUELOS
FLAC3D 2.00
Itasca Consulting Group, Inc.Minneapolis, MN USA
Step 14224 Model Perspective12:42:59 Fri Sep 29 2000
Center: X: 0.000e+000 Y: 4.000e+001 Z: 4.885e+000
Rotation: X: 0.000 Y: 0.000 Z: 0.000
Dist: 3.204e+002 Mag.: 5.96Ang.: 22.500
Plane Origin: X: 0.000e+000 Y: 4.010e+001 Z: 0.000e+000
Plane Orientation: Dip: 90.000 DD: 0.000
Block Group Plane: on behind
terrenojetgroutingcontraboveda2hastialdestrozacontraboveda1nucleosostenim3atllsost
Modelo de cálculo. Detalle de la geometría del túnel y de la tubería de A.T.LL.
Geocontrol, S.A.Madrid
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MÉTODOS CONSTRUCTIVOS PARA LA EXCAVACIÓN EN TÚNELES EN SUELOS
FLAC3D 2.00
Itasca Consulting Group, Inc.Minneapolis, MN USA
Step 14224 Model Perspective16:54:54 Fri Sep 29 2000
Center: X: 2.857e+000 Y: 3.950e+001 Z: 4.885e+000
Rotation: X: 22.500 Y: 0.000 Z: 10.000
Dist: 3.165e+002 Mag.: 1.56Ang.: 22.500
Contour of Z-Displacement-2.2000e-002 to -1.8000e-002-1.8000e-002 to -1.6000e-002-1.6000e-002 to -1.4000e-002-1.4000e-002 to -1.2000e-002-1.2000e-002 to -1.0000e-002-1.0000e-002 to -8.0000e-003-8.0000e-003 to -6.0000e-003-6.0000e-003 to -4.0000e-003-4.0000e-003 to -2.0000e-003-2.0000e-003 to 0.0000e+000 0.0000e+000 to 0.0000e+000
Interval = 2.0e-003
Resultados de los cálculos en 3D. Asientos inducidos en el túnel existente
Geocontrol, S.A.Madrid
52
MÉTODOS CONSTRUCTIVOS PARA LA EXCAVACIÓN EN TÚNELES EN SUELOS
Pero el 90% se sitúa a menos de 5 m del túnel
DEFORMACIÓN VERTICAL TOTAL: < 1 mm
DEFORMACIÓN MÁXIMA: 2,8 mm
EXTENSÓMETRO E10C
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MÉTODOS CONSTRUCTIVOS PARA LA EXCAVACIÓN EN TÚNELES EN SUELOS
3.- Ronda Oeste de Córdoba
Túnel de autopista a excavar en gravas sueltas, bajo las vías de la Línea de Alta Velocidad Madrid-Sevilla, en Córdoba.
La rasante se sitúa bajo la napa.
Se optó por un cajón empujado.
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MÉTODOS CONSTRUCTIVOS PARA LA EXCAVACIÓN EN TÚNELES EN SUELOS
Situación
El tramo estudiado forma parte de la Ronda Oeste de Córdoba entre la carretera del Aeropuerto y la glorieta de Vereda de Trassiera.
En este tramo destaca la necesidad de sendos túneles bajo las vías del ferrocarril a Sevilla y Málaga
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MÉTODOS CONSTRUCTIVOS PARA LA EXCAVACIÓN EN TÚNELES EN SUELOS
Antecedentes
El soterramiento y depresión de las vías AVE tuvieron una apreciable dificultad constructiva, por problemas de índole hidrogeológica.
La necesidad de pasar la ronda bajo las vías del ferrocarril implicaba, a priori, un importante riesgo geotécnico que debía ser acotado.
56
MÉTODOS CONSTRUCTIVOS PARA LA EXCAVACIÓN EN TÚNELES EN SUELOS
Caracterización Geomecánica
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MÉTODOS CONSTRUCTIVOS PARA LA EXCAVACIÓN EN TÚNELES EN SUELOS
- Ensayo previo con caudal escalonado(0,2-14 l/s).
- 5,4 l/s.
- 44 hr bombeo.
- 9 hr recuperación
Caracterización hidrogeológica
TRANSMISIVIDAD COEF. DE ALMACENAMIENTO ESQUEMA DE
INTERPRETACIÓN PARÁMETRO (m2/d)
VARIANZA DE ESTIMACIÓN
PARÁMETRO (%)
VARIANZA DE ESTIMACIÓN
Zona Inmediata 775 3,8.10-6 3,3 3,6.10-6
Zona Cercana 670 1,7.10-5 1,0 1,7.10-7
Zona Lejana 670 5,4.10-4 10,9 1,3.10-5
58
MÉTODOS CONSTRUCTIVOS PARA LA EXCAVACIÓN EN TÚNELES EN SUELOS
Caracterización hidrogeológica
Interpretación: Zona Inmediata - PB
0,0E+00
2,0E-01
4,0E-01
6,0E-01
8,0E-01
1,0E+00
1,2E+00
0,0E+00 5,0E+02 1,0E+03 1,5E+03 2,0E+03 2,5E+03 3,0E+03 3,5E+03
Tiempo (minutos)
Descenso medido Descenso calculado
Curvas de descensos. Pozo de bombeo. Zona Inmediata
Interpretación: Zona Inmediata - SB
-5,0E-02
0,0E+00
5,0E-02
1,0E-01
1,5E-01
2,0E-01
2,5E-01
3,0E-01
3,5E-01
0,0E+00 5,0E+02 1,0E+03 1,5E+03 2,0E+03 2,5E+03 3,0E+03 3,5E+03
Tiempo (minutos)
Des
cens
o (m
)
Descenso medido Descenso calculado
Curvas de descensos. Pozo de observación S-B. Zona Inmediata.
Interpretación: Zona Inmediata - P-8
-5,0E-02
0,0E+00
5,0E-02
1,0E-01
1,5E-01
2,0E-01
2,5E-01
3,0E-01
0,0E+00 5,0E+02 1,0E+03 1,5E+03 2,0E+03 2,5E+03 3,0E+03 3,5E+03
Tiempo (minutos)
Descenso medido Descenso calculado
Curvas de descenso. Pozo de observación P-8.
Zona Inmediata.
Interpretación: Zona Cercana - P-1
0,0E+00
5,0E-02
1,0E-01
1,5E-01
2,0E-01
2,5E-01
0,0E+00 5,0E+02 1,0E+03 1,5E+03 2,0E+03 2,5E+03 3,0E+03 3,5E+03
Tiempo (minutos)
Des
cens
o (m
)
Descenso medido Descenso calculado
Curvas de descensos. Pozo de observación P-1. Zona
Cercana
Caracterización hidrogeológica
59
MÉTODOS CONSTRUCTIVOS PARA LA EXCAVACIÓN EN TÚNELES EN SUELOS
Caracterización geomecánica e hidrogeológica
Isolíneas e isopiezas en el entorno de la ejecución
del paso inferior
Isopiezas. Entorno próximo al pasoinferior
Mapa de isopiezas para la modelización hidromecánica
60
MÉTODOS CONSTRUCTIVOS PARA LA EXCAVACIÓN EN TÚNELES EN SUELOS
Modelización numérica (1 de 3)
• ObjetivoPrevisión de asientos máximos.Estimación de caudales.
• Geometría
FLAC3D 2.10
I tasca Consulting Group, Inc .Minneapolis, MN USA
S tep 235107 Model Perspec tive11:43:20 Mon Jul 29 2002
Center: X: 1.637e+002 Y: 4.722e+002 Z: -1.588e+001
Rotation: X: 50.000 Y: 0.000 Z: 20.000
Dist: 1.352e+004 Mag.: 22.7A ng. : 22.500
Block Property bulk5.500000e+0076.600000e+0071.660000e+0081.500000e+010
FLAC3D 2.10
I tasca Consulting Group, Inc .Minneapolis, MN USA
S tep 1125189 Model Perspective15:10:33 Thu Aug 22 2002
Center: X: 2.397e+002 Y: 4.345e+002 Z: 1.356e+001
Rotation: X: 30.000 Y: 0.000 Z: 30.000
Dist: 1.720e+004 Mag.: 1.25A ng. : 22.500
Techo gravas Magfac = 2.000e+001 Exaggerated Grid Dis tortion
-3.8041e+001 to -3.0000e+001-3.0000e+001 to -2.5000e+001-2.5000e+001 to -2.0000e+001-2.0000e+001 to -1.5000e+001-1.5000e+001 to -1.0000e+001-1.0000e+001 to -5.0000e+000-5.0000e+000 to 0. 0000e+000 0.0000e+000 to 5.0000e+000 5.0000e+000 to 1.0000e+001 1.0000e+001 to 1.5000e+001 1.5000e+001 to 2.0000e+001 2.0000e+001 to 2.4000e+001
Interval = 5. 0e+000
Mallado de cálculo. Distribución de materiales Modelización del techo de gravas
Geocontrol, S.A.Madrid
Geocontrol, S.A.Madrid
61
MÉTODOS CONSTRUCTIVOS PARA LA EXCAVACIÓN EN TÚNELES EN SUELOS
Modelización numérica (2 de 3)
•• Fases de cFases de cáálculolculoZanjas para la monta de las dos hincas (7 dZanjas para la monta de las dos hincas (7 díías)as)Avance secuencial de la hinca (1m/dAvance secuencial de la hinca (1m/díía)a)
FLAC3D 2.10
Itasca Consulting Group, Inc.Minneapolis, MN USA
Step 1200789 Model Perspective15:55:08 Thu Aug 22 2002
Center: X: 1.458e+002 Y: 4.760e+002 Z: -7.781e+000
Rotation: X: 20.000 Y: 0.000 Z: 10.000
Dist : 1.720e+004 M ag.: 87Ang.: 22.500
Plane Origin: X: 1.700e+002 Y: 4.430e+002 Z: 0.000e+000
P lane Normal: X: -3.907e-001 Y: 9.205e-001 Z: 6.123e-017
Block Density Plane: on behind
1.580000e+0031.721000e+0031.830000e+0032.500000e+003
FLAC3D 2.10
Itasca Consulting Group, Inc.Minneapolis , M N USA
Step 1263189 Model Perspective15:42:25 Thu Aug 22 2002
Center: X: 1.713e+002 Y: 4.645e+002 Z: 6.078e+000
Rotation: X: 10.000 Y: 0.000 Z: 290.000
Dist : 1.720e+004 Mag.: 55.7Ang.: 22.500
Plane Origin: X: 1.700e+002 Y: 4.430e+002 Z: 0.000e+000
Plane Orientation: Dip: 90.000 DD: 337.000
Block Density Plane: on behind
1.580000e+0031.721000e+0031.830000e+0032.500000e+003
Situación intermedia de la hinca Sur Situación final de ambas hincas
Geocontrol, S.A.Madrid
Geocontrol, S.A.Madrid
62
MÉTODOS CONSTRUCTIVOS PARA LA EXCAVACIÓN EN TÚNELES EN SUELOS
Modelización numérica (3 de 3)
•• Resultados obtenidosResultados obtenidosAsientos: asiento mAsientos: asiento mááximo en la zanja: ximo en la zanja: ∼∼ 3 cm.3 cm.Caudal: flujo transitorio: de 0,16 mCaudal: flujo transitorio: de 0,16 m33/s a 0,01 m/s a 0,01 m33/s en 10 d/s en 10 dííasas
FLAC3D 2.10
Itasca Consulting Group, Inc.Minneapolis, MN USA
Step 1132587 Model Perspective16:48:34 Thu Aug 22 2002
Center: X: 1.999e+002 Y: 4.739e+002 Z: 9.987e+000
Rotation: X: 90.000 Y: 0.000 Z : 0.000
Dist: 1.720e+004 M ag.: 28.5Ang.: 22.500
Contour of Z-Displa cement Magfac = 0.000e+000
- 2.8596e- 003 to -2.5000e-003- 2.5000e- 003 to -2.2500e-003- 2.2500e- 003 to -2.0000e-003- 2.0000e- 003 to -1.7500e-003- 1.7500e- 003 to -1.5000e-003- 1.5000e- 003 to -1.2500e-003- 1.2500e- 003 to -1.0000e-003- 1.0000e- 003 to -7.5000e-004- 7.5000e- 004 to -5.0000e-004- 5.0000e- 004 to -2.5000e-004- 2.5000e- 004 to 0.0000e+000 0.0000e+000 to 0.0000e+000
Interval = 2.5e-004
0
0.02
0.04
0.06
0.08
0.1
0.12
0.14
0.16
0.18
0.2
0 10 20 30 40 50 60 Tiempo (días)
Caud
al (m
3/se
g)
Cubeta de asientos inducidos en el terrenopor rebajamiento de la napa. Geometría
detallada
Monitorización numérica del caudal entrante en ambas zanjas
Monitorización numérica del caudal entrante en cada una de las hincas
0.00
0.02
0.04
0.06
0.08
0.10
0.12
0.14
0.16
0.18
0.20
0 10 20 30 40 50 60Tiempo (días)
Caud
al (m
3/se
g)
Ge oc ontrol , S.A.Madrid
63
MÉTODOS CONSTRUCTIVOS PARA LA EXCAVACIÓN EN TÚNELES EN SUELOS
4.- Túneles de San Cristóbal (Eje C2S)
En el sector del Portal Sur se afectó una remoción en masa.El corte frontal se reforzó con un “soil nailing”.La excavación se realizó a sección completa (18 m de anchura) con machón central y contrabóveda pegada al frente.Se excavaron 110 m con un avance promedio de 31 m/mes.
64
MÉTODOS CONSTRUCTIVOS PARA LA EXCAVACIÓN EN TÚNELES EN SUELOS
Sección funcional del Eje C2. Túneles de San Cristóbal.
Perfil Geotécnico (Portal S)
66
MÉTODOS CONSTRUCTIVOS PARA LA EXCAVACIÓN EN TÚNELES EN SUELOS
67
MÉTODOS CONSTRUCTIVOS PARA LA EXCAVACIÓN EN TÚNELES EN SUELOS
Eje C2S.- Frente de excavación
68
MÉTODOS CONSTRUCTIVOS PARA LA EXCAVACIÓN EN TÚNELES EN SUELOSEje C2S.- Convergencia horizontal
De form ación Horizontal " bconvergencia Hz
-10- 9- 8-7- 6-5- 4- 3- 2-101
-25-23-21-19-17-15-13-11-9-7-5-3-113
69
MÉTODOS CONSTRUCTIVOS PARA LA EXCAVACIÓN EN TÚNELES EN SUELOS
5.- Metros de Málaga y Sevilla
En ambos casos se ha adoptado una tuneladora tipo EPB de 7 m de diámetro.En el subsuelo de Málaga predominan las arcillas, resultando claramente más indicada una EPB.En el subsuelo de Sevilla predominan las gravas sueltas bajo napa, si bien dependiendo de la profundidad de la rasante aparecen niveles arcillosos.
70
MÉTODOS CONSTRUCTIVOS PARA LA EXCAVACIÓN EN TÚNELES EN SUELOSLínea 1
71
MÉTODOS CONSTRUCTIVOS PARA LA EXCAVACIÓN EN TÚNELES EN SUELOS
Previsión de acondicionamiento del terreno de la Línea 1 del Metro de Málaga
72
MÉTODOS CONSTRUCTIVOS PARA LA EXCAVACIÓN EN TÚNELES EN SUELOS
Evaluación de la posibilidad de realizar la excavación con un Hidro-escudo
73
MÉTODOS CONSTRUCTIVOS PARA LA EXCAVACIÓN EN TÚNELES EN SUELOS
Excavación mecánica de túneles con tuneladora
José Miguel Galera Fernández. Geocontrol, S.A.Perfil geológico-geotécnico del Anteproyecto de la Línea 1 del Metro de Sevilla
74
MÉTODOS CONSTRUCTIVOS PARA LA EXCAVACIÓN EN TÚNELES EN SUELOS
Excavación mecánica de túneles con tuneladora
José Miguel Galera Fernández. Geocontrol, S.A.
Excavación mecánica de túneles con tuneladora
75
MÉTODOS CONSTRUCTIVOS PARA LA EXCAVACIÓN EN TÚNELES EN SUELOS
Excavación mecánica de túneles con tuneladora
José Miguel Galera Fernández. Geocontrol, S.A.
Excavación mecánica de túneles con tuneladora
76
MÉTODOS CONSTRUCTIVOS PARA LA EXCAVACIÓN EN TÚNELES EN SUELOS
V. Conclusiones
Los métodos de excavación se clasifican según su grado de mecanización y, sobre todo, según la previsión de plastificación del terreno.La selección de uno u otro método ha de considerar numerosos criterios (funcionales, riesgo geotécnico aceptable, etc).En los cálculos de diseño es indispensable valorar la estabilidad del frente.Resulta conveniente adoptar una adecuada instrumentación y monitoreo de las deformaciones inducidas en el terreno.
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