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túneles


Publicada By  Víctor Yepes Piqueras - geotecnia, maquinaria, procedimientos de construcción, túneles    

Gobierno de la Ciudad Autónoma de Buenos Aires [CC BY 2.5 ar (https://creativecommons.org/licenses/by/2.5/ar/deed.en)], via Wikimedia Commons

Va siendo ya habitual colaborar de vez en cuando con el periodista José Antonio García Muñoz, conocido como Ciudadano García, sobre temas de ingeniería. Como ya he comentado en alguna entrada anterior, la labor de divulgación de las ciencias, y en particular de la ingeniería, resulta una tarea agradable y enriquecedora. Hoy hemos hablado sobre tuneladoras.

Tener la oportunidad de comunicar aspectos de nuestra profesión a más de 300.000 oyentes supone todo un reto, más si lo que se busca es transmitir de forma sencilla y para todo el mundo, aspectos técnicos que, a veces, solo somos capaces de hacerlo con colegas o estudiantes. Insisto, todo un reto y una oportunidad que se agradece.

Os dejo a continuación el audio por si queréis escucharlo. Se grabó en directo, y suena tal cual se hizo. Espero que os guste.

 

 

 

17 septiembre, 2018
 
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Publicada By  Víctor Yepes Piqueras - canalizaciones, innovación, maquinaria, perforación, procedimientos de construcción, sostenibilidad, túneles    

La Asociación Ibérica de Tecnología Sin Zanja (IbSTT) ha recopilado en un libro, en el cual he participado como autor de un capítulo, de las técnicas sin zanja más actuales, guías de Perforación Dirigida, así como Manuales de rehabilitación de tuberías sin zanja y buenas prácticas y casos de éxito a lo largo de un recorrido por 587 páginas distribuidas en 12 capítulos, con más de 500 imágenes a color, recopilando el temario, capítulo por capítulo y módulo por módulo, del Curso de Postgrado Especialista en Tecnologías SIN zanja que llevamos impartiendo desde 2015 anualmente. En formato muy manejable de 15 cm. x 21 cm y tapa blanda.

Si quieres solicitar un ejemplar, puedes acudir a la página de IbSTT o bien acceder directamente aquí: https://docs.google.com/forms/d/e/1FAIpQLSfIUusGTfTicMUnuzAmhifC1uHDpDrDj6dWW3S2BfSAP7mOlw/viewform 

Os paso a continuación el índice del libro por si os interesa:

Descargar (PDF, 98KB)

12 septiembre, 2018
 
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Publicada By  Víctor Yepes Piqueras - excavación, maquinaria, túneles    

Martillo hidráulico rompedor. Cortesía de Promove

Tanto las excavadoras con cuchara frontal o las retroexcavadoras, junto con los martillos hidráulicos, se emplean profusamente en labores de saneo y desescombro en los procedimientos convencionales de excavación de túneles; sin embargo, llegan a constituir un procedimiento constructivo por sí mismo en los siguientes casos:

  • Excavadoras: se utilizan en rocas blandas, con resistencia a compresión inferior a 5 MPa, en general.
  • Martillos hidráulicos pesados: se montan sobre retroexcavadoras convencionales y llegan a incluir utensilios especiales, como brazos telescópicos, que facilitan el acceso a todas las partes del frente. Siempre se requiere la utilización de palas cargadoras para la retirada del escombro.

https://pixabay.com/es/excavadora-demolici%C3%B3n-equipo-pesado-1859/

Los martillos hidráulicos realizan un ataque puntual en la que la energía se genera mediante motores elétricos o diesel y se transmite a través de un circuito hidráulico a la herramiento “puntero” situada en el extremo articulado de la máquina. La roca se quebranta mediante la energía de impacto generada y el material rocoso excavado se desprende en forma de pequeños bloques o esquirlas. Estos martillos suelen emplearse en los siguientes casos:

  • Macizos rocosos de matriz dura fuertemente plegados o fracturados (RQD < 25-30).
  • Macizos rocosos con fracturación media (RQD < 50) y matriz dura (resistencia a compresión < 100 MPa)

 

Retroexcavadora especializada en túneles. Cortesía de Huazhong

La excavación con estos medios es posible por encima de los condicionantes indicados, si bien el rendimiento es muy bajo; no obstante, circunstancias especiales llegan a requerir su utilización en macizos rocosos de calidad media a alta, como por ejemplo para reducir vibraciones. Así, varios túneles de la Autopista de las Flores, en San Remo (Italia), han sido construidos de esta forma para no afectar a los invernaderos de flores que se asientan en las laderas de los accidentes orográficos salvados por los túneles.

Os dejo varios vídeos sobre el tema.  En este primero podemos ver una excavadora hidraulica HITACHI 460 con un martillo de 5 toneladas durante la excavación de un túnel.

En este otro vídeo, podemos ver un martillo rompedor Promove XP2400 montado en una retroexcavadora Volvo EC290C.

En este otro, vemos cómo se utiliza una retroexcavadora en el túnel del Rañadoiro.

Referencias:

MARTÍ, J.V.; GONZÁLEZ, F.; YEPES, V. (2004). Temas de procedimientos de construcción. Métodos y equipos de excavación en túnel. Editorial de la Universidad Politécnica de Valencia. Ref. 2004.835. Valencia.

23 marzo, 2018
 
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Publicada By  Víctor Yepes Piqueras - historia, ingeniería civil, maquinaria, medios auxiliares, túneles    

El Túnel de Saint Claire (1890)

Esta semana tuvimos una esplendida conferencia sobre construcción de túneles realizada por ASEMAQ en la Escuela de Ingenieros de Caminos de Valencia. Esta conferencia se incluye dentro de los actos conmemorativos del 50 aniversario de la Escuela.

Esta conferencia, por tanto, ha dado pie a que publicara una serie de tweets sobre la historia de túneles. Esta experiencia ya la hicimos con los puentes postesados, con el hormigón, o con puentes de polímero reforzado con fibras. Algunos posts ya habíamos publicado antes sobre este tema como el túnel de Eupalinos o la Mina de Daroca. Os dejo los tweets a continuación.

 

 

 

2 diciembre, 2017
 
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Publicada By  Víctor Yepes Piqueras - hidráulica, historia, túneles    

De Musgosos - Trabajo propio, GFDL, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=9976266

De Musgosos – Trabajo propio, GFDL, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=9976266

Tras el letargo medieval, los túneles, al igual que la cultura, se ven marcados por el Renacimiento. Leonardo da Vinci concibe niveles subterráneos en sus diseños de ciudades y piensa la posibilidad de perforar montañas para llevar agua a través de canales subterráneos. Pero estas ideas se tenían que llevar a la realidad. Ello fue posible con el primer túnel del Renacimiento, la Mina de Daroca, que se convirtió, posiblemente, en una de las obras públicas más importantes del siglo XVI en Europa. Se trata de un túnel de unos 650 m de longitud y 6,7 m de anchura, con altura variable entre los 7 y 8 m, que atraviesa el cerro de San Jorge. Se construyó entre 1555 y 1560 por el ingeniero, arquitecto y escultor francés Quinto Pierres Bedel, especialista en aquella época en obras hidráulicas, famoso por haber construido el acueducto de Teruel. Dentro del túnel destaca una chimenea de ventilación que salva las presiones de la boca del túnel, zona reforzada con un tramo de bóveda construida en piedra de cantería para evitar la debilidad de la zona. Se trataba de una obra cuya finalidad era conducir y desviar las aguas torrenciales de la villa aragonesa de Daroca hacia el río Jiloca. En efecto, la calle Mayor de Daroca, columna vertebral de la ciudad, coincide con el fondo de un barranco, por lo que las avenidas torrenciales de agua, muy frecuentes, discurrían por el centro de la ciudad, siguiendo el trazado de la calle y ocasionando fuertes daños. Además, esta construcción tiene otros usos, como ruta para el ganado y como camino más corto para ir a la zona de pastos. El decreto de 2-VII-1968 que declara conjunto histórico artístico a la ciudad de Daroca incluye como obras dignas de conservación, entre otras, a su famosa Mina.

Os dejo a continuación un vídeo donde se describe esta obra de ingeniería subterránea. Espero que os interese.

29 noviembre, 2016
 
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Publicada By  Víctor Yepes Piqueras - geotecnia, hormigón, maquinaria, medios auxiliares, túneles    

http://www.rubricatuneles.com/t%C3%BAnel-motril

http://www.rubricatuneles.com/t%C3%BAnel-motril

El revestimiento de un túnel constituye una estructura, en contacto directo con la cavidad o con el sostenimiento previamente colocado. Se coloca esta estructura por motivos resistentes, para asegurar la impermeabilización, por razones estéticas de acabado o por razones funcionales cuando lo que se quiere es mejorar la ventilación, la iluminación o la capacidad hidráulica. Si bien los revestimientos pueden realizarse con dovelas prefabricadas, e incluso utilizar revestimientos ornamentales sin función resistente, en este post comentaremos algunas ideas básicas del revestimiento realizado con hormigón bombeado.

Lo primero que hay que decir es que el revestimiento no es necesario en algunos túneles, que por sus características se mantienen perfectamente estables durante muchos años. En otras ocasiones se puede acometer la excavación de la sección y es entonces cuando se realiza el revestimiento, con un hormigón bombeado más o menos denso en función de las características geotécnicas, llegándose a un equilibrio tensión-deformación entre el propio terreno y el sostenimiento.

El revestimiento de los túneles se suele realizar con hormigón en masa, aunque en casos especiales se pueden utilizar armaduras. Así, por ejemplo, al atravesar terrenos expansivos, zonas de falla, o bien cuando se quiere asegurar determinadas juntas, como el de zapatas y contrabóveda, puede utilizarse el hormigón armado. Sin embargo, este tipo de estructura complica la ejecución.

En los terrenos de buena calidad se puede realizar el hormigonado a plena sección, una vez se ha terminado la excavación. Con terrenos de peor calidad, o cuando la sección es muy grande, se puede hormigonar la bóveda una vez excavada y posteriormente los hastiales, por bataches, y por último, la contrabóveda. Cuando el terreno empeora se debe hormigonar el avance cerca del frente a medida que se realiza la excavación, así como, debidamente decalados, los hastiales y la contrabóveda. Ha que tener presente que, cuando se hormigona por fases, las juntas actúan como rótulas, transmitiendo sólo los esfuerzos de compresión; por tanto, si existen cargas perpendiculares, las juntas se deberían realizar con el machihembrado correspondiente para garantizar la continuidad estructural.

http://www.peri.es/

http://www.peri.es/

La puesta en obra del revestimiento pasa por el relleno con hormigón del espacio existente entre el encofrado y el terreno. Si el revestimiento y la excavación se hacen de forma simultánea, el revestimiento avanza de intermitentemente, al mismo ritmo que avanza la excavación. En este caso se suelen utilizar módulos de unos 6 m, que pueden unirse entre sí y que se trasladan mediante un carretón manual o automotriz que debe dejar paso a los medios de excavación y desescombro. Cuando la excavación y el revestimiento son independientes, se utilizan encofrados telescópicos. En cualquier caso, los encofrados llevan ventanas convenientemente distribuidas que permitan la colocación y vibrado del hormigón.

El transporte del hormigón se realiza sobre neumáticos o sobre vía. Como medios de colocación se utiliza la bomba y el transportador neumático, aunque la tendencia actual se orienta al uso de la bomba. Un límite superior de rendimiento puede ser de 50 m/día, siendo muy difícil superar rendimientos de 1000 m/mes.

Una operación complementaria al revestimiento son las inyecciones de contacto a baja presión (menor a 0,2 MPa), con lechada o mortero, usadas para rellenar los huecos existentes en la roca y el hormigón próximo a la zona de contacto, permitiendo sellar dicha superficie. Se perforan para ello taladros de unos 50 mm, con una densidad de uno cada 6 m2, con una profundidad de 60-80 cm.

Os dejo a continuación algunos vídeos que os pueden ser de interés.

Referencias:

MARTÍ, J.V.; YEPES, V.; GONZÁLEZ, F.; ALCALÁ, J. (2012). Técnicas de voladuras y excavación en túneles. Apuntes de la Universitat Politècnica de València. Ref. 530, 165 pp.

24 noviembre, 2016
 
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Publicada By  Víctor Yepes Piqueras - ingeniería civil, procedimientos de construcción, túneles    

metodo-alemanEl método alemán es un procedimiento de construcción de túneles de grandes luces que también se emplea cuando el terreno es muy malo y resulta peligroso descalzar parte de la bóveda para ejecutar los hastiales, como es el caso del método belga. Con este procedimiento se puede reaccionar con mayor rapidez que el método belga en el caso de aparecer agua, en terrenos sueltos o capas arenosas. Además, permite reducir los posibles asientos diferenciales que producirían grietas en la bóveda y asientos en superficie.

El sistema sería conceptualmente parecido al método belga, pero cambiando el orden las fases de ejecución y la propia ejecución de la bóveda. El procedimiento inicia la excavación con dos galerías de avance, fase 1; se hormigonan los hastiales para después proceder a la excavación de las fases 3 y 4, se procede al recubrimiento de la bóveda y, por último se excava la parte central, fase 5, con el fin de facilitar la entibación y el apuntalamiento de la parte superior. El avance de las galerías (fase 1) se suele realizar por tramos de 25 a 30 m, dependiendo del tipo de terreno; sin embargo, si el túnel no es muy largo (menos de 200 m, por ejemplo) se puede excavar de un tirón. Estas galerías son muy útiles si es necesario drenar agua durante la ejecución. El hormigonado de la bóveda no apoya sobre el terreno (método belga), sino sobre los estribos hormigonados. Esta bóveda se ejecuta por costillas, construidas de forma alterna. Es decir, se construye la galería central superior y cada semicostilla se ataca desde la parte superior del hastial antes de verter hormigón. Se hormigona la bóveda una vez excavada a través de la galería superior. Este procedimiento permite la construcción de grandes secciones de túnel sin que el frente abierto supere los 3-5 m2.

Os dejo un par de vídeos donde se explica con mayor detalle el método. Espero que os sean útiles.

 

Referencias:

MARTÍ, J.V.; YEPES, V.; GONZÁLEZ, F.; ALCALÁ, J. (2012). Técnicas de voladuras y excavación en túneles. Apuntes de la Universitat Politècnica de València. Ref. 530, 165 pp.

MELIS, M.J.; TRABADA, J.M. (2000). Construcción de una estación en caverna de gran luz. La estación de Guzmán el Bueno. Revista de Obras Públicas, 3485:85-90.

 

21 noviembre, 2016
 

Publicada By  Víctor Yepes Piqueras - canalizaciones, excavación, historia, túneles    

https://es.wikipedia.org/wiki/T%C3%BAnel_de_Eupalino

https://es.wikipedia.org/wiki/T%C3%BAnel_de_Eupalino

El túnel de la isla de Samos, en aguas del mar Egeo, es el primero del que se conoce el nombre del ingeniero que lo construyó, Eupalinos de Megara, hijo de Naustrophos. Se trata de una obra de un kilómetro de longitud, que trascurre bajo el monte Kastro, construida hacia el 530 a.C., durante el mandato del tirano Polícrates. El túnel se excavó manualmente en roca caliza, con una sección cuadrada de 1,75 m x 1,75 m, sirviendo de apoyo para la construcción del acueducto de la capital de la isla (que hoy es llamado Pitagoreión) y como vía de escape en caso de asedio. Se extrajeron 7000 m3 de roca, para lo cual se emplearon unos 4000 esclavos y se tardó más de una década tanto para la construcción del túnel como del acueducto. El historiador Herodoto describió la obra en su Libro III.

El túnel, que estuvo funcionando durante más del mil años, fue considerado como una de las tres maravillas del Mundo Heleno, y desde luego, una de las obras maestras de la ingeniería de la antigüedad. En efecto, el problema más importante al que se tuvo que enfrentar Eupalinos fue superar los errores en la medición, de forma que los dos equipos que excavaban el túnel desde los dos extremos se encontraran. Al final sólo hubo una desviación lateral de 6 m y vertical de 60 cm. A lo largo de la galería todavía se puede ver la línea de nivel que servía de guía para la excavación, que tiene una pendiente bastante regular de 0.4%. También se conservan inscripciones de los responsables de cada grupo de trabajo a lo largo del túnel. Os propongo que expliquéis cómo se podría realizar el cálculo usando sólo triángulos rectángulos y alcanzar dicha precisión. Aunque también podéis ver alguno de estos vídeos que os dejo, donde se explica el procedimiento.

18 noviembre, 2016
 
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Publicada By  Víctor Yepes Piqueras - geotecnia, ingeniería civil, túneles    

metodo-inglesLa excavación de túneles en arcillas y areniscas, terrenos típicos en Inglaterra, ha dado nombre al procedimiento de construcción de túneles a sección completa, en una sola operación. También se llama método de ataque a plena sección. Se aplica a túneles de pequeña sección, de no más de 15 m2, con lo cual se puede corregir cualquier imprevisto que surja durante la excavación. Este procedimiento constructivo se utilizó en el primer túnel bajo el Támesis (1825), que pudo realizarse gracias a un escudo de frente abierto.

El proceso de excavación comienza, en su fase 1, con una galería centras de sección pequeña y fácil de controlar, de unos 3 m2 y una longitud de 3-4 m. La excavación se entiba con puntales y tablones o con placas metálicas. Una vez asegurada la fase 1, se puede ampliar la excavación hacia los laterales, en la fase 2. Este proceso es más rápido al atacar los laterales. Posteriormente se excavan en franjas horizontales, en las fases 3 y 4. Una vez se ha excavado la sección completa del túnel, se procede al revestimiento, comenzando por la solera o contra-bóveda.

Este procedimiento presenta la ventaja de que el hormigonado se realiza de una sola vez, evitando juntas y posibles asientos. Sin embargo, hay que tener en cuenta que no se hormigona la sección hasta el final de la excavación, con lo que en cualquier momento se puede producir un fallo en el sostenimiento. Es por ello que el material requiere de un mínimo de cohesión para poder excavar la destroza y la contra-bóveda en una única fase. También se podría utilizar el método en roca, cuando no hay necesidad de revestimiento.

Os dejo a continuación varios vídeos sobre la construcción del metro bajo el Támesis, obra de Sir Marc Isambard Brunel. Espero que os guste.

Referencias:

MARTÍ, J.V.; YEPES, V.; GONZÁLEZ, F.; ALCALÁ, J. (2012). Técnicas de voladuras y excavación en túneles. Apuntes de la Universitat Politècnica de València. Ref. 530, 165 pp.

17 noviembre, 2016
 

Publicada By  Víctor Yepes Piqueras - estructuras, ingeniería civil, obras, procedimientos de construcción, Puentes, túneles    

2016092713594970294Con motivo de la terminación del puente Hong Kong-Zhuhai-Macao, el programa de “Esto me suena”, de Radio Nacional de España, me realizó una pequeña entrevista para explicar algunos de los aspectos de este puente. En este post os dejo la entrevista y una pequeña descripción del mismo, señalando algunas páginas donde podéis ampliar información si os interesa.

 

 

 

 

 

 

 

 

El puente Hong Kong–Zhuhai–Macao es un proyecto que consiste en una serie de puentes y túneles que conectan Hong Kong, Macao y Zhuhai, las tres ciudades principales del delta del río de las Perlas en China. Este puente tiene una longitud total de 55 km, 6,7 de ellos bajo el agua y 23 sobre el mar, convirtiéndolo en el más largo de su tipo en el mundo. Su desarrollo conforma la red nacional de carreteras del país que une los bancos occidental y oriental del río; y servirá para transportar pasajeros y carga entre la región de Hong Kong, la parte continental de China y la región de Macao.  Este puente reducirá el tiempo que se tarda en ir en coche de Hong Kong a Zhuhai, en la parte continental de China, pasando de 3 horas a solo 30 minutos. 

El puente consta de dos islas que unirá un túnel de 6,7 km, permitiendo el paso del tráfico marítimo. Cada isla está construida por 130 cilindros de acero de 22 m de diámetro, 40/50 m de longitud y 450 t de peso. En el vídeo que os muestro a continuación se puede ver cómo se introducen estos grandes cilindros mediante vibración.
 

También se puede ver en el siguiente vídeo el proceso constructivo del puente (aunque está en chino, se puede ver bien el proceso):

Para más información, el gobierno de Hong Kong habilitó una página web con todos los datos sobre este proyecto en hzmb.hk.

Páginas de interés sobre el tema:

https://es.wikipedia.org/wiki/Puente_Hong_Kong-Zhuhai-Macao

http://www.mosingenieros.com/2013/01/un-mega-puente-que-unira-hong-kong.html

http://www.fierasdelaingenieria.com/puente-hong-kong-zhuhai-macao-de-china/

http://www.structuralia.com/es/blog/23-carreteras/10002057-el-puente-hong-kong-zhuhai-macao

 

 

 

1 octubre, 2016
 
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