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Jornada en Twitter sobre historia de 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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La Mina de Daroca: el Renacimiento de los 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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El revestimiento con hormigón bombeado de los 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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El túnel de Eupalinos en la isla de Samos

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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Esto me suena… El puente Hong Kong-Zhuhai-Macao y el “Ciudadano García”

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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Piezas prefabricadas para túneles con camión como encofrado

Tunel con camión

Zipper truck system

¿Se puede construir rápidamente un túnel usando un camión como apoyo y usando piezas prefabricadas? Os voy a dejar este vídeo donde se puede ver la originalidad del proceso constructivo. Además, no hay mejor forma de ver cómo funcionan las piezas que conforman un arco. Espero que os guste.

En este otro vídeo se muestra cómo se puede construir un arco también con piezas prefabricadas a modo de dovelas.

 

13 noviembre, 2015
 
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Impermeabilización de túneles

http://www.ossaint.com

El drenaje y la impermeabilización de los túneles tiene una gran importancia técnica y económica. Favorece la calidad y el “confort” de terminación y mejora las condiciones de mantenimiento del túnel. De este modo, la correcta elección de los materiales con respecto a las condiciones de un determinado momento y lugar es muy importante en la impermeabilización del túnel. Con ello se van a impedir filtraciones que pueden dañar el revestimiento estructural, evitando la disgregación del hormigón y la corrosión de las instalaciones. Es necesario analizar las condiciones físicas y químicas del agua para garantizar que no deterioran el sistema de impermeabilización.

Impermeabilización túneles

El sistema de impermeabilización dependerá directamente del caudal de agua infiltrado en el túnel. Estos caudales dependen de la geología, la climatología y la geomorfología. Los parámetros hidrogeológicos de más interés serán los siguientes: la porosidad, la permeabilidad, el gradiente hidráulico y la transmisividad. Se pueden distinguir tres tipos de impermeabilización, dependiendo del agua contenida en el macizo donde se excava:

  • Si el agua hace presencia en la franja capilar, se deberá impermeabilizar en toda la construcción subterránea, pues se deben cerrar los poros para evitar que la humedad llegue al interior por capilaridad. Se pueden usar pinturas impermeables y con menos frecuencia, membranas.
  • En el caso de zonas saturadas, de debe desviar el agua para que no genere presiones. Se recoge el agua en un drenaje longitudinal del túnel. Se usan morteros hidrófugos o bien membranas o láminas impermeables.
  • En aguas subterráneas se usa una impermeabilización flexible, cerrada y resistente a la presión de dicha agua. Se usan membranas o láminas impermeables y con menor asiduidad morteros hidrófugos.

El tipo de impermeabilización que usemos también dependerá del uso que vaya a tener el túnel, que determinará el grado de estanqueidad o la cantidad de filtraciones permitidas. La norma española UNE 104424 ofrece la siguiente tabla indicativa:

Impermeabilización

También os dejo varios enlaces de interés: http://www.ossaint.com/esp/impermeabilizacion.aspx?BtnSubMenu=43, y éste de Terratest: http://www.terratest.es/docs/impermeabilizacionydrenajedetunelesconfotos.pdf.

También os dejo varios vídeos. El primero es de la impermeabilización de los túneles de Pajares.

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.

8 octubre, 2015
 
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Tuneladora de doble escudo

Tuneladora de doble escudo

Los denominados dobles escudos son tuneladoras que presentan características tanto del topo como del escudo. Se trata de un escudo telescópico articulado en dos piezas pensado para sostener el terreno al avanzar en la excavación del túnel. Su principal característica es su doble sistema de propulsión independiente, el primero para el escudo y el segundo para el topo.

Se trata de una máquina muy versátil, pues permite excavar tanto la roca dura que los escudos propiamente dichos no podrían perforar, con rendimientos parecidos a los de los topos. Pero además, permite la excavación en terrenos inestables y heterogéneos que los topos no podrían realizar. Por tanto, es la mejor solución para macizos con tramos de tipología variable suelo-roca.

La máquina presenta dos escudos: el delantero y el trasero. El delantero soporta la cabeza de corte, contiene el rodamiento principal, la corona de accionamiento y los sellos interno y externo. El trasero, también llamado escudo de anclaje, incorpora las zapatas de los “grippers” operables a través de ventanas. En su parte posterior incorpora el erector de dovelas y los cilindros de empuje para la propulsión en modo escudo normal.

http://www.bioceanicoaconcagua.com

El movimiento de estas dos partes es independiente, situándose los “grippers” (más…)

23 junio, 2015
 
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Método “cut and cover” de construcción de túneles

El túnel Gerrards Cross, en Inglaterra. Wikipedia

La técnica de falso túnel (cut and cover, que significaría “cortar y cubrir” en español) es un procedimiento de construcción de para túneles superficiales donde se excava desde la superficie la totalidad o parte del hueco que ocupa el túnel, se construye el túnel dentro del espacio a cielo abierto y se cubre una vez terminado. Requiere un sistema de sostenimiento fuerte para soportar las cargas del material que cubre el túnel.

Este tipo de construcción de túneles resulta apropiado cuando existe un escaso recubrimiento de terreno sobre el túnel  y al mismo tiempo existe riesgo de que la construcción de una trinchera convencional pueda provocar desprendimientos. En otras ocasiones, la construcción de falsos túneles se justifica simplemente en la necesidad minimizar el impacto ambiental de la línea, especialmente cuando el trazado pasa cerca de zonas urbanas.

Existen dos formas de realizar este procedimiento constructivo:

  • Método ‘bottom up’: se excava a cielo abierto la totalidad del hueco ocupado por el túnel y se construye en el interior. El túnel puede ser de hormigón in situ, hormigón pretensado, arcos pretensados, arcos con acero corrugado y también con ladrillo, que se solía usar al principio.

Carro túnel

  • Método ‘top down’: este método se encuentra en auge para la construcción de túneles en el interior de las ciudades (túneles de la M-30Autopista Costanera NorteMetro de Málaga…). Requiere poca maquinaria especializada, apenas más de la utilizada en la construcción convencional de sótanos. En la superficie, desde la calle, se ejecutan las paredes del túnel cavando una zanja que se hormigona para formar muros pantalla o una hilera de pilotes. Cuando las paredes están terminadas se ejecuta la losa superior, que se apoya en las paredes, excavando sólo el hueco que ocupa la losa y apoyándola durante su construcción contra el terreno. Cuando la losa y las paredes están terminadas, puede reconstruirse la superficie mientras continúan los trabajos en el interior del túnel. La tierra del interior del túnel no se extrae hasta esta fase, en la que como los elementos portantes del túnel están ya construidos se puede excavar con retroexcavadoras. Cuando se ha excavado hasta el nivel adecuado se ejecuta la contrabóveda, losa generalmente de hormigón que hace de suelo del túnel. Se pueden crear losas intermedias para realizar túneles de varias plantas.

 

Falso túnel entre pantallas

En el siguiente vídeo realizado por Proin 3D, se puede ver el proceso constructivo del falso túnel de salida de la estación de Sants. Se trata del túnel de alta velocidad Barcelona Sants-La Sagrera, conocido también como túnel del Eixample.

En el siguiente vídeo podemos ver una técnica de la empresa TOMAS.

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.

 

22 junio, 2015
 
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Método constructivo del Túnel de El Regajal

http://www.excmontesorientales.es/

Los terrenos expansivos suponen un auténtico dolor de cabeza para los ingenieros. Si sumamos un terreno soluble y corrosivo, tenemos un buen problema a solucionar, tal y como nos comenta Enrique Montalar en su blog respecto a la construcción del túnel de El Regajal. Todas estas circunstancias obligaron a diseñar complejos procesos constructivos durante la ejecución del túnel con unos revestimientos estructurales de gran rigidez que, en muchos casos, debían quedar finalizados muy cerca del frente de excavación.

El túnel de El Regajal es uno de los elementos más importantes de la línea de alta velocidad Madrid-Castilla La Mancha-Comunidad Valenciana-Región de Murcia, tanto por su complicada ejecución desde el punto de vista geológico y geotécnico, como por el valor medioambiental de la infraestructura. Este túnel se incluye en el tramo Aranjuez-Ontígola, de 4,7 km de longitud, que discurre entre los términos municipales de Aranjuez (Madrid) y Ontígola (Toledo), y cuyas obras de plataforma cuentan con un presupuesto de 113,82 millones de euros. El proyecto lo hizo SENER, la empresa constructora fue la UTE ACCIONA-OBRAS SUBTERRÁNEAS y la asistencia técnica corrió a cargo de GETINSA, aunque cuando vieron lo que tenían entre manos entraron también en juego la UPM, la UPC y el CEDEX.

Os paso a continuación un vídeo que presenta el túnel de El Regajal, así como el proceso constructivo del túnel y singularidades de la obra

También os dejo unos vídeos explicativos realizados por voxelstudios.

 

30 diciembre, 2014
 
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