tesis terminada[1]

TEMA DE TESIS: TBM APLICADO A LA CONSTRUCCION DEL METRO DE LIMA UNI FIC

TESIS:TBM APLICADO A LA CONSTRUCCION DEL METRO DE LIMA

ESTUDIANTE: ESCOBAR CATACORA FELIX FERNANDO

CAPITULO 1

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1. TBM (MAQUINA ESCABADORA DE TUNELES)

Una tuneladora, T.B.M. (del inglés Tunnel Boring Machine) o minador a sección completa es una máquina capaz de excavar túneles a sección completa, a la vez que colabora en la colocación de un sostenimiento si este es necesario, ya sea en forma provisional o definitiva.

La excavación se realiza normalmente mediante una cabeza giratoria equipada con elementos de corte y accionada por motores hidráulicos (alimentados a su vez por motores eléctricos, dado que la alimentación general de la máquina se realiza con energía eléctrica), aun cuando también existen tuneladoras menos mecanizadas sin cabeza giratoria. El empuje necesario para adelantar se consigue mediante un sistema de gatos perimetrales que se apoyan en el último anillo de sostenimiento colocado o en zapatas móviles (denominadas grippers), accionados también por gatos que las empujan contra la pared del túnel, de forma que se obtiene un punto fijo desde donde empujarán.

Detrás de los equipos de excavación y avance se sitúa el denominado "equipo de rezaga" de la tuneladora (o en denominación inglesa back up), constituido por una serie de plataformas arrastradas por la propia máquina y que, a menudo, ruedan sobre rieles que la misma tuneladora coloca, donde se alojan todos los equipos transformadores, de ventilación, depósitos de mortero y el sistema de evacuación del material excavado.

Tuneladora de tipo topo utilizada en Yucca Mountain , Washington

Los rendimientos conseguidos con tuneladoras de cabeza giratoria son elevadísimos si se comparan con otros métodos de excavación de túneles, pero su uso no es rentable hasta una longitud mínima de túnel a excavar: hace falta amortizar el precio de la máquina y eclipsar el tiempo que se tarda en diseñarla, fabricarla, transportarla y montarla (que puede llegar a los dos años).

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http://es.wikipedia.org/wiki/Washington_(estado)

http://es.wikipedia.org/wiki/Yucca_Mountain

http://es.wikipedia.org/wiki/Riel_(transporte)

http://es.wikipedia.org/wiki/T%C3%BAnel

http://es.wikipedia.org/wiki/Idioma_ingl%C3%A9s

http://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Tunnel_Boring_Machine_(Yucca_Mt).jpg


Además, los túneles a excavar con tuneladora tienen que tener radios de curvatura elevados porque las máquinas no aceptan curvas cerradas, y la sección tiene que ser circular en túneles excavados con cabeza giratoria.

1.1. TIPOS DE “TMB”

Se distinguen dos grandes grupos: los topos y los escudos, aun cuando también existen tuneladores mixtas como las que excavan actualmente la línea 9 del metro de Barcelona.

1.1.1. Topos

Los topos son tuneladoras diseñadas para excavar rocas duras o medianas, sin demasiadas necesidades de sostenimiento. Su diferencia fundamental con los escudos es que no están dotados de un cilindro de acero tras la rueda de corte que realiza la función de entibación provisional.

Foto de un modelo a escala de la tuneladora empleada para el Túnel de San Pedro , Ministerio de Fomento de España .

La fuerza de empuje se transmite a la cabeza de corte mediante cilindros (cilindros de empuje). La reacción producida se transmite al hastial del túnel mediante los grippers (fuerza de anclaje). Los grippers también compensan el par producido por la cabeza de corte, que se transmite a éstos a través de la viga principal.

Cuando se ha terminado un ciclo de avance, se necesita reposicionar las zapatas de agarre (grippers), para la cual se apoya la viga principal en el apoyo G

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http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Grippers&action=edit&redlink=1

http://es.wikipedia.org/wiki/Ministerio_de_Fomento_de_Espa%C3%B1a

http://es.wikipedia.org/wiki/T%C3%BAnel_de_San_Pedro

http://es.wikipedia.org/wiki/T%C3%BAnel_de_San_Pedro

http://es.wikipedia.org/wiki/Entibaci%C3%B3n

http://es.wikipedia.org/wiki/Roca

http://es.wikipedia.org/wiki/Metro_de_Barcelona

http://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Tuneladora_T%C3%BAnel_de_San_Pedro.JPG


trasero. Una vez anclados los grippers en su nuevo emplazamiento, se libera el apoyo trasero y se inicia un nuevo ciclo de avance.

1.1.2. Escudos

Los escudos son tuneladoras diseñadas por excavar rocas blandas o suelos, terrenos que necesitan sistemáticamente la colocación de un sostenimiento. A diferencia de los topos, los escudos cuentan con una carcasa metálica exterior (que da el nombre a este tipo de máquina) que sostiene provisionalmente el terreno desde el frente de avance hasta algo más allá de donde se coloca el sostenimiento definitivo, normalmente consistente en anillos formados por unas 7 dovelas. De este modo, se garantiza en todo momento la estabilidad del túnel. A menudo están preparadas para avanzar bajo el nivel freático.

Si se trata de una tuneladora de cabeza giratoria, suele estar equipada con picas, rastreles o rippers" (elementos que arrancan los suelos) y cortadores (elementos que rompen por identación la roca). También dispone de una serie de aperturas, frecuentemente regulables, por donde el material arrancado pasa a una cámara situada tras la rueda de corte y desde donde se transporta posteriormente hacia el exterior de la máquina.

Tras esta cámara se alojan los motores y el puesto de mando de la máquina, espacios completamente protegidos por la carcasa metálica.

Seguidamente está todo el sistema de perforación: primero los cilindros perimetrales (con un recorrido entre 1,20 y 1,50 m). Estos gatos perimetrales se apoyan contra el último anillo colocado de dovelas del revestimiento definitivo del túnel. Cuando finaliza el recorrido de los cilindros de avance, se coloca un nuevo anillo de dovelas (en el interior de la carcasa, que se extiende algo más allá, de forma que el túnel siempre está sostenido) y se empieza un nuevo ciclo de excavación. Una inyección de mortero o grasa es necesaria para llenar el vacío de 7 a 9 cm de grueso entre las dovelas y el terreno excavado.

Se distinguen dos grandes grupos de escudos, de entre los que se distinguen las tipologías que se explicitan a continuación:

Escudos de frente abierto: se usan cuando el frente del túnel es estable. El sistema de excavación puede ser manual, mediante brazo fresador, con un brazo excavador o con una cabeza giratoria. En algunos casos, se puede colaborar con la estabilidad del frente una vez acabado cada ciclo con unos paneles a modo de reja. Con este tipo de máquina, si la cabeza no es giratoria, es posible trabajar con secciones no circulares.

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http://es.wikipedia.org/wiki/Grasa

http://es.wikipedia.org/wiki/Mortero

http://es.wikipedia.org/wiki/Nivel_fre%C3%A1tico

http://es.wikipedia.org/wiki/Dovela

http://es.wikipedia.org/wiki/Suelo


Escudos de frente cerrado: se usan cuando el frente del túnel es marcadamente inestable, por ejemplo en terrenos no cohesivos, saturados de agua, etc. La sección excavada ha de ser circular. tiene varios tipos:

Escudos con cierre mecánico: la entrada y salida de material en el cuarto de tierras se regula mediante dos puertas de apertura controlada hidráulicamente. La máquina tiene limitaciones con presencia de agua.

Escudos presurizados con aire comprimido: prácticamente no se usan.

Escudos de bentonita o hidroescudos: con la inyección de bentonita se consigue estabilizar el terreno por sus propiedades tixotrópicas y facilitar el transporte de material mediante bombeo.

Escudos de balance de presión de tierras o EPBs: el material es extraído del cuarto de tierras mediante un tornillo de Arquímedes. Variando la fuerza de empuje de avance y la velocidad de extracción del tornillo, se consigue controlar la presión de balance de las tierras, para que ésta garantice la estabilidad del frente y se minimicen los asentamientos en superficie. Para facilitar la evacuación de productos poco plásticos con tornillos, a menudo se han de inyectar productos químicos por aumentar la plasticidad de los terrenos. Hoy en día, las EPB son la tecnología predominante en cuando a excavación de túneles bajo nivel freático.

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http://es.wikipedia.org/wiki/Tornillo_de_Arqu%C3%ADmedes

http://es.wikipedia.org/wiki/Bentonita


1.1.3. Doble Escudo

Otra modalidad de tuneladora es la denominada Doble Escudo, capaz de trabajar como topo o como escudo, en función de la calidad del macizo rocoso, siendo la mejor solución para macizos con tramos de tipología variable suelo-roca. En este tipo de tuneladoras el escudo está dividido en dos partes, la delantera en la que se encuentra la cabeza de corte, y la zona trasera en la que se realiza el montaje del anillo de dovelas.

El movimiento de estas dos partes del escudo es independiente, situándose los "grippers" en un hueco abierto entre ambas, por lo que la cabeza puede excavar mientras que en la cola del escudo se van montando los anillos de dovelas. De esta manera los rendimientos alcanzados con este sistema son mucho mayores que con un escudo simple. Este sistema se aplica en aquellos terrenos capaces de resistir la presión que transmiten los “grippers”. Al mismo tiempo que los cilindros de empuje principal impulsan hacia delante el escudo de cabeza y la rueda de corte realiza la excavación, en el escudo trasero se procede al montaje de un nuevo anillo de dovelas de sostenimiento al abrigo del mismo.

Cuando el terreno es más débil y no es capaz de resistir la presión de los “grippers”, la tuneladora funciona como escudo simple, cerrandose el hueco de los "grippers", y apoyándose la tuneladora, mediante unos cilindros auxiliares, en el último anillo colocado, para así obtener la reacción necesaria para el empuje de la cabeza de corte (es decir, como trabaja un escudo normal). Por ello, trabajando en modo escudo, no es posible simultanear la excavación con el montaje del anillo de dovelas.

1.2. Sistema de avance de un topo

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La sección de anclaje de un topo comprende: Un carro estructural o back up, un conjunto de zapatas de anclaje denominado codal o grippers, y los cilindros de empuje de la máquina.

Los codales o grippers:

Son las zapatas que apoyan la máquina contra la roca durante el avance. Deben de soportar la fuerza de empuje necesaria para el avance del topo, proporcionada por los cilindros de empuje y transmitirla a las paredes del túnel.

Método de avance:

El funcionamiento de un topo se compone de 5 ciclos bien diferenciados:1. La máquina es acodalada en el túnel. Comienza la excavación.2. Los cilindros de empuje del cabezal de corte llegan al final de su carrera. Se para la excavación.3. Los soportes delanteros y traseros se extienden y se retraen los codales. EL cuerpo principal de la máquina o Kelly exterior se desliza suavemente hacia delante.4. La máquina se alinea usando el soporte trasero.5. Los codales son extendidos y los soportes recogidos. La máquina está lista para iniciar un nuevo ciclo

1.3. Túneles con revestimiento por dovelas o mediante cerchas.Una vez realizado un avance, la máquina coloca el revestimiento y deja el túnel totalmente realizado.

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http://www.microtunel.com/23_escudos.htm

http://www.microtunel.com/23_escudos.htm

http://www.microtunel.com/59_avtopo.htm


1.3.1. Escudo de presión de tierras EPB

En aquellos estudios geotécnicos donde se detecten terrenos cohesivos, es recomendable el empleo de un escudo EPB (Earth Preasure Balance). Sus ventajas: un elevado rendimiento de extracción, la rentabilidad de su funcionamiento y su respeto al medio ambiente.

Los escudos EPB utilizan la tierra excavada como medio de sostenimiento del frente. El acondicionamiento del terreno con espuma amplía considerablemente el campo de aplicaciones del escudo. La fuerza de los cilindros de propulsión, transmitida a través del mamparo estanco, actúa sobre la tierra plastificada en la cámara de extracción, consiguiéndo así un equilibrio de fuerzas y evitándo derrumbamientos del frente. El material excavado se transfiere a una cinta transportadora a través de un sinfín. El transporte del material al exterior se realiza mediante vehículos sobre raíles o camiones.

Esquema básico de un escudo EPB:

1.3.2. El escudo Mixshield Es un escudo muy polivalente. La idea básica consiste en perforar en diferentes tipos de geología con una misma máquina, pero con diferentes modos operativos. Funciona como hidroescudo, escudo con control de presión de tierra EPB, aire comprimido o escudo abierto. Hoy por hoy, es el tipo de

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escudo más utilizado en la construcción de túneles en ciudades para líneas de metro, ferrocarril, carreteras, etc.

El sostenimiento del frente mediante fluídos es el método de operación más frecuente. Como medio de soporte y de transporte se utiliza una suspensión de bentonita. La mezcla agua/tierra/bentonita se trata en una planta separadora y La suspensión recuperada, se vuelve a introducir en el circuito.

Esquema básico de un Mixshield:

1.3.3. Escudo para roca dura También denominados topos escudados ya que son utilizados en las mismas condiciones geológicas que los topos. Estos escudos se diferencian muy poco en la rueda de corte y en el sistema de extracción del escombro de los topos estándar. Sin embargo, son totalmente diferentes en el sistema de propulsión y en el escudo de protección.

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La seguridad es la ventaja fundamental que ofrece el topo escudado con relación al topo estándar y es que la excavación y el sostenimiento del túnel tienen lugar dentro del escudo protector, eliminándose el riesgo continuo que se corre en las instalaciones libres de sostenimiento.

Otra ventaja importante que ofrece el escudo para rocas duras en contraste con el topo es, que el escudo permite colocar el revestimiento definitivo del túnel. De este modo con la colocación de las dovelas prefabricadas de hormigón armado el túnel queda totalmente finalizado con el paso de la tuneladora.

Esquema básico de un Escudo para roca dura:

1.3.4. El doble escudo Los dobles escudos son tuneladoras con caracterísitcas mixtas entre el topo y el escudo. La característica principal es que está dotado de dos sistemas de propulsión independientes donde el primero de éstos corresponde al sistema de propulsión del escudo y el segundo con el del topo. G

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El doble escudo es un escudo telescópico articulado en dos piezas que proporciona un sostenimiento continuo del terreno durante el avance del túnel. Las distintas posibilidades de trabajo que ofrecen los dobles escudos permiten conseguir unos rendimientos próximos a los de los topos, que los escudos para roca dura no podrían conseguir. Al igual que los escudos para roca dura los dobles escudos permiten realizar túneles a través de terrenos con geología cambiante e inestable que los topos no podrían realizar.

Fotografía de un doble escudo:

El escudo delantero: Sirve como estructura soporte de la cabeza de corte, contiene el rodamiento principal, la corona de accionamiento y los sellos interno y externo.

El escudo trasero: o 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.

1.3.5. Topos Los topos son tuneladoras diseñadas para poder excavar rocas duras y medias sin grandes necesidades de soporte inicial. Los elementos principales que forman un topo son dos, la cabeza de corte y la sección de anclaje, compuesta a su vez por: los codales o grippers, los cilindros y el Back up o carro estructural. G

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En el diseño de un topo, la parte fundamental a estudiar con más detenimiento es la cabeza de corte y la posición de las herramientas de corte, discos de corte, rastrillos, cangilones de desescombro y coppy cutters que se van a instalar en ella.

La fuerza para realizar el avance se obtiene como reacción de los grippers contra el terreno.

Esquema básico de un topo:

El topo ensanchador es, como su propio nombre indica, aquel topo que se utiliza para agrandar túneles y así evitar las consecuencias de las fuerzas de agarre en la excavación finalizada, ya que los topos ensanchadores tienen los grippers delante de la rueda de corte.

Los topos para planos inclinados están especialmente diseñados para la realización de túneles con pendientes mayores de 10% y que han llegado al 50%. Estos topos han sido utilizados en la construcción de funiculares subterráneos a estaciones de esqui, túneles de centrales eléctricas, minas, etc.

CAPITIULO 2

2. La metodología del PAT (PLAN DE VANCE DE UN TUNEL) como garantía de éxito en los túneles en áreas urbanas

En condiciones normales, el objetivo fundamental de la ingeniería es garantizar que un túnel se realice dentro de las limitaciones de tiempo y coste, que sea estable y duradero, y que cumpla las especificaciones técnicas y requisitos del cliente. Estos objetivos son realmente muy importantes, pero no son suficientes

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en el caso de túneles en ciudad, donde con frecuencia existe un conjunto de elementos que influyen en la elección del diseño y en la construcción. El enfoque correcto para obtener éxito en la construcción de túneles, especialmente en las ciudades, debería consistir en:

Correcta comprensión del medio ambiente circundante; Establecer requerimientos realísticos tanto en el diseño como en la

construcción, teniendo en cuenta el estado de las más avanzadas tecnologías y las mejores prácticas;

Controlar el diseño y la construcción, a través de la aplicación de un Plan de Gestión de Riesgos (Risk Management Plan - RMP) que es una metodología transparente y con gran potencial;

Garantizar que el diseño se compruebe y, si fuera necesario, optimizarlo durante la ejecución usando la metodología del Plan de Avance del Túnel (Plan for Advance of Tunnel - PAT);

Reconocer que la construcción, y especialmente, el control de los procesos de construcción constituyen una parte integral de la ingeniería, porque “proyectar” una estructura subterránea en una zona urbana es una actividad iterativa.

En este documento se describen los principales pasos de un típico RMP y los elementos básicos del PAT, y se ilustran con ejemplos prácticos.En las últimas décadas, se han obtenido algunos logros importantes en relación con la construcción de túneles, en zonas urbanas y en términos de seguridad, velocidad y coste de la excavación. Además, con cada logro acompañado por una nueva experiencia practica, el “límite de la viabilidad” de la tecnología de ayer ha dado un paso hacia delante en la tecnología de hoy, teniendo como resultado el empleo de máquinas de grandes diámetros y la posibilidad de realizar excavaciones en condiciones cada vez más difíciles.El éxito en los túneles, especialmente en los construidos en ciudades, requiere una adecuada y correcta compresión del medio ambiente circundante, ver el ejemplo de laFigura 1 en el que confluye una densa infraestructura en la superficie, instalaciones subterráneas, estructuras enterradas, así como el medio geológico natural. Si bien los tresprimeros elementos pueden ser, en cierta medida, documentados e investigados con relativa facilidad, el último, es decir, el terreno natural, representa el elemento más difícil de entender y conocer.Los típicos riesgos o “hazards” asociados a la construcción de un túnel en zonas urbanas son:pobres características del suelo, presencia del nivel freático por encima del túnel, sobrecargas someras (a menudo acercándose a los límites de viabilidad), y asentamientos del terreno inducidos por la construcción del túnel con los posibles daños a las estructuras existentes y a los servicios públicos que se encuentran por encima del mismo. Además, se debe trabajar con incertidumbre en los principales datos o parámetros de entrada: la interpretación geotécnica del comportamiento del terreno, la evaluación de la interacción entre estructura y entorno, las variables de construcción y los factores del mercado y la opinión y respuesta final de los usuarios a la construcción del túnel. De hecho, como señaló sabiamente Peck [1], las propiedades en la ingeniería no se pueden especificar, solo se pueden estudiar, investigar y determinar en función de las

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condiciones físicas a las que puedan estar sometidas, por ejemplo cimentaciones, excavaciones (túneles o trincheras) u otras obras de ingeniería. Nunca dos puestos de trabajo son exactamente iguales.Sin embargo el proyectista debe diseñar y supervisar la construcción de un proyecto de forma que cumpla el propósito para el que ha estado construido bajo las condiciones de seguridad y economía.Cuando se analizan los desafíos a los que se enfrenta cualquier persona que quiera construir un túnel en una ciudad, se concluye que el único enfoque correcto para hacer frente a este tipo de problemas es el de un riguroso y completo análisis de riesgos. Por supuesto, la elección del método de excavación es de suma importancia y, cuando se trata de túneles en ciudad, se debe elegir el método TBM con escudo y presión en el frente, de tal modo que la elección de la tuneladora constituya la “primera contra medida” a los principales riesgos identificados en el proyecto. Además, como “contra medidas secundarias” es necesario aplicar un riguroso plan de vigilancia y control del mecanismo del proceso de construcción del túnel, por medio de una serie de procedimientos operativos. El control de todo el sistema de aplicación conduce a la propuesta de una nueva metodología, denominada PAT, que permite asegurar el éxito del proyecto. Dicha metodología, que se presenta brevemente en este documento, se describe con detalle en el libro “Mechanized Tunnelling in Urban Areas” publicado por Taylor&Francis/Balkema, 2007 [2].El objetivo final es evitar que ante la presencia de incertidumbres y de posibles condiciones imprevistas, el proyectista del túnel pueda ser inducido a ser más prudente de tal manera que en el desarrollo de la concepción que esta llevando a cabo, el peor de los casos o el de valores geotécnicos mas pobres (o incluso la combinación de ambos) se convierta en el “peor de los casos de diseño” generalizado para todo el proyecto, mientras que la necesidad real es que la asignación de este “peor caso” se podría limitar tan solo a algunas partes del proyecto.Por lo tanto, creemos que, en respuesta a quienes han advertido recientemente que “la gestión de riesgos excesiva podría perjudicar al proyecto de un túnel en lugar de llevarlo a una conclusión exitosa” (World Tunnelling, Junio 2008), una propuesta de RMP puede ayudar a optimizar la ingeniería de la construcción de un túnel en condiciones difíciles, conduciéndolo a su terminación con éxito.

2.1 Túneles en áreas urbanas

Los típicos riesgos o “hazards” asociados a la construcción de un túnel en zonas urbanas son: pobres características del suelo, presencia del nivel freático por encima del túnel, sobrecargas someras (a menudo acercándose a los límites de viabilidad), y asentamientos del terreno inducidos por la construcción del túnel con los posibles daños a las estructuras existentes y a los servicios públicos que se encuentran por encima del mismo. Además, se debe trabajar con incertidumbre en los principales datos o parámetros de entrada: la interpretación geotécnica del comportamiento del terreno, la evaluación de la interacción entre estructura y entorno, las variables de

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construcción y los factores del mercado y la opinión y respuesta final de los usuarios a la construcción del túnel.En condiciones normales, los objetivos fundamentales para el diseño y posterior construcción de un túnel es asegurar que el trabajo se realice dentro de las limitaciones presupuestarias de tiempo y coste, que sea estable y duradero y que cumpla con las especificaciones técnicas y requisitos del cliente. Estos objetivos son realmente muy importantes, pero no son suficientes en el caso de túneles en ciudad, donde con frecuencia existe un conjunto de elementos que influyen en la elección del diseño y en la construcción.La presencia de estos elementos requiere que se preste especial atención a aspectos como:

Perturbar lo menos posible la integridad de la superficie del terreno y el entorno edificado encima;

Tener en cuenta todas las estructuras existentes y todos los servicios urbanos subterráneos, como el sistema de alcantarillado y red de telecomunicación;

El respeto de los limites de asentamientos superficiales especificados en el diseño, que es función del tipo de terreno y de la estructura existente (o sus coeficientes de vulnerabilidad), así como de la técnica de construcción que se utilizará;

Evitar absolutamente el colapso del frente del túnel, que puede causar daños materialesy personales.

2.2. El plan de gestión de riesgos como medio actual para el diseño de túnelesEl punto clave es reconocer los factores de riesgo o los peligros y “ser prudente a priori”, ya que consideramos que la mayoría de los riesgos se pueden gestionar de manera eficaz a través de la utilización de un Plan de Gestión de Riesgos (RMP), que es una metodología sólida, transparente y eficaz que se puede adoptar desde las primeras etapas de diseño hasta las fases de construcción y operación, para reducir al mínimo la ocurrencia de los riesgos y/o mitigar sus consecuencias. El RMP es una metodología compuesta por pasos y herramientas claramente identificados para la gestión de riesgos en la construcción de túneles. El objetivo de la aplicación de un RMP en un proyecto es asegurar que todos los riesgos se han reducido a niveles aceptables y que han sido tratados de forma eficaz. Un RMP debe establecerse en base a cuatro principios fundamentales o esenciales (Grasso et al., 2002[3]; Chiriotti et al., 2003[4]).

Identificación de los Riesgos: Definir los objetivos y requisitos del proyecto; Establecer la tolerancia por parte del Cliente ante la situación riesgo,

tanto para el grado de incertidumbre como para el nivel de riesgo asumido;

Caracterización de un Escenario de Proyecto de Referencia e identificación de los riesgos mediante la elaboración de un registro de riesgos (es decir, una lista completa de los posibles peligros y riesgos iniciales), abarcando todas las disciplinas y fases del proyecto; G

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Cuantificación del Riesgo: Para cada uno de los peligros o hazards identificados, se especifican las

posibles causas y el riesgo se evalúa a través de una evaluación de su probabilidad de ocurrencia y de su impacto en el proyecto ;

Se logra una estimación preliminar de la vulnerabilidad del proyecto a los diferentes tipos de riesgos si se utilizan métodos de cuantificación cualitativa, mientras que se obtiene un estimación mas fiable si se utilizan métodos cuantitativos como por ejemplo los análisis probabilísticos;

Se asigna un orden de prioridad a los riesgos identificados y se realiza una selección de los riesgos inaceptables que deben ser considerados mas adelante;

Respuesta al desarrollo de los Riesgos: Si un riesgo es inevitable, tiene que ser mitigado mediante la

identificación de una lista de acciones de respuesta o mitigación: un enfoque de diseño y/o una técnica de construcción y/o un método de instalación que reduzcan el riesgo inicial;

Suponiendo que las medidas de mitigación se han puesto en práctica, el riesgo tiene que ser re-evaluado, a fin de cuantificar el riesgo residual, teniendo en cuenta que, después de la introducción de las medidas de mitigación, la responsabilidad de la gestión del riesgo residual puede cambiar;

Comunicar sistemáticamente y/o reducir aun más los riesgos residuales.

Respuesta de Vigilancia de los Riesgos: Asegurarse de que los procedimientos de construcción/instalación para

la ejecución de las obras, son conformes a las estrategias identificadas en la fase de diseño, para reducir el riesgo inicial;

Diseño de un eficaz Plan de Control para gestionar los riesgos durante la construcción, instalación y pruebas a realizar, lo que implica que se deben identificar los principales parámetros e indicadores para el control de la seguridad, de la calidad y del progreso de las obras y que se debe poner en marcha los procedimientos de vigilancia (es decir, tipo de instrumento, frecuencia de las lecturas, alerta y umbrales de alarma, etc.);

Diseño de un sólido Plan de Contra - Medidas que se aplicaran durante la construcción en el caso de que se superen los umbrales de alarma. Para situaciones extremamente críticas se debe preparar también un Plan de Emergencia.

Los autores también creen que la “ingeniería” de una estructura subterránea en una zona urbana es una actividad “iterativa”, que a partir de bases probabilísticas, debería incluir: (1) una comparación con la realidad, puesto gradualmente de manifiesto en la construcción, y (2) la modificación del diseño inicial con la consiguiente adaptación del diseño a la evolución de la realidad, todo esto a través de un dinámico y continuo proceso de diseño (aplicación, seguimiento, control y optimización del diseño) hasta la finalización de las obras, momento en el cual el diseño deberá ser completado. De esto se deduce que la construcción y, especialmente, el control del proceso de

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construcción también deben considerarse como parte integrante de la “ingeniería” de un túnel.La aplicación de un RMP exige que el proyecto se elabore utilizando métodos probabilísticos, siempre que sea posible, y que el diseño resultante se deba revisar y si, fuera necesario, optimizar durante la ejecución utilizando la metodología PAT. Los principios del PAT se ilustran en la Fig. 2. Siendo un nuevo método utilizado para finalizar el diseño y para el control de la construcción es también un método “continuo” que permite la actualización del diseño y el control de los parámetros de construcción de los tramos del túnel que se deben construir basándose en los resultados obtenidos en los tramos ya construidos.

2.3. Una nueva metodología de diseño: plan de avance del túnel (PAT)Durante la construcción, el RMP y la función del proyectista dentro del RMP, son de suma importancia. Es necesario que las herramientas (como el registro de riesgos) y los métodos (como la identificación y cuantificación de los riesgos, el diseño a través de escenarios de riesgos, etc) permanezcan siempre activos y dinámicos para garantizar, de este modo, que el diseño que se aplicará es el más apropiado y está basado en la “mejor estimación” del conocimiento del terreno y de la propia situación.El concepto de diseño iterativo mediante la utilización del PAT se introdujo por primera vez por Geodata en el 2001 en el metro de Oporto (Grasso et al., 2002b [5], Chiriotti et al., 2004[6]).El PAT es un documento vivo que proporciona un vínculo dinámico entre el diseño y la construcción y que facilita la gestión de los riesgos residuales. De hecho, el PAT tiene un bajo coste, es fácil de aplicar, y proporciona un procedimiento práctico para el equipo del proyectista -constructora - dirección de obra para actualizar continuamente los escenarios de los riesgos y los correspondientes planes de mitigación según los procedimientos constructivos.El PAT se produce (o se actualiza) antes de la excavación de cada 200 a 500m a lo largo del tramo del túnel. En el se resumen tanto los requisitos de diseño como de construcción, con el fin de lograr un funcionamiento seguro; y se basa en el contenido de los iniciales documentos de diseño, en los datos obtenidos del PAT en el/los tramo/s anteriores y si es el caso en los nuevos datos de entrada. Se utiliza un enfoque multidisciplinario para actualizar la identificación de los riesgos iniciales y para mantener bajo control los riesgos residuales mediante:

Recogida y análisis de la TBM y de los datos de control de la sección excavada anteriormente;

Recoger y analizar los nuevos datos que puedan afectar localmente a las referencias geológicas del modelo;

Recopilar y analizar los niveles piezometricos y los datos de lluvia con el fin de determinar la necesidad de adaptar los rangos de presión definidos en los documentos de diseño;

Revisión de los datos de los nuevos edificios y obtener información de las interferencias existentes;

Examinar la necesidad de adicionales instrumentos de control o de la frecuencia de laslecturas, y

Revisión de los requisitos en términos de avance de la TBM.

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Esta información se utiliza después para obtener una mejor predicción del modelo de referencia y resumir mediante un esquema y un breve informe, las siguientes instrucciones:

Necesidad de adicionales obras de consolidación o reducción de las previstas;

Condiciones geológicas más probables en el frente del túnel y en la estimación de las sobrecargas;

Condiciones hidrogeológicas y niveles piezometricos más probables; Posición de los instrumentos de control (en el interior del túnel, en el

terreno, en la superficie, sobre los edificios y en los servicios públicos); Cuadro resumen de los valores umbrales de aplicación de los

parámetros de vigilancia; Frecuencia de las lecturas previstas para todos los instrumentos de

control; Rangos de funcionamiento para los parámetros clave de la TBM: el peso

del material extraído por anillo, densidad aparente del material extraído, presión en el frente, presión de inyección en el hueco anular;

Frecuencia y posición de las perforaciones de investigación en avance; Requisitos particulares relativos a la conducción de la TBM: como no

pararse debajo de los edificios mas sensibles, la inyección de bentonita entorno al escudo para reducir la perdida de volumen debajo de edificios sensibles;

Requisitos relacionados con las inspecciones visuales de los edificios más vulnerables desde que la TBM se acerca a los mismos hasta que se alcanza la estabilización de los asentamientos; G

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Requisitos para las evacuaciones temporales en situaciones de emergencia.

El PAT facilita el trabajo de los operarios y técnicos “in situ” ya que toda la información relevante se actualiza y se resumen en documentos cortos y sintéticos, en lugar de que se disemine en los diferentes documentos del proyecto.Al equipo de construcción se le debe facilitar siempre los documentos del PAT, después de que el contenido se haya discutido y acordado con el cliente. En este momento, el PAT se convierte en una guía “viva” para la construcción del túnel. Se utiliza para actualizar los parámetros clave en base al seguimiento diario y en tiempo real de los datos y sirve como apoyo a la toma de decisiones cuando surgen situaciones anormales.Todas las partes implicadas están, por lo tanto, seguras de que la construcción se está llevando a cabo de forma controlada.

2.3.1. Algunos ejemplos de la aplicación con éxito del PATLínea 1 del Metro de OportoUna breve descripción del proyecto:El Metro de Oporto tiene una longitud de 70 kilómetros en la segunda ciudad más grande de Portugal que conecta Oporto con siete municipios. Esta formado por dos secciones subterráneas: 2.6 km de túnel para la línea C y 3.5 km para la línea S. Los dos túneles se están construyendo con dos Herrenknecth EPB-TBMs. Los diámetros interiores de los túneles son de 7.80 m y 8.00 m, y ambos están formados anillos cónicos con 6+1 (clave) dovelas, de 1.40m de largo y 300 mm de espesor. Los anillos cónicos permiten la excavación con radios mínimos de curvatura de 200 m.El rango de cobertura es de 15 a 30 m, con un mínimo de 3-4 m en la parte final de la línea C, donde el túnel pasa por debajo de los edificios existentes (véase Figura 1).El suelo esta compuesto principalmente por rocas ígneas pertenecientes a la formación de “Granito do Porto” (Figura 3). A menudo se encuentra material aluvial degradado por encima del granito, debido a la presencia de varios cursos de agua, la mayoría de ellos están enterrados por la intensa urbanización de la zona. El perfil de meteorización del granito es complejo y se caracteriza por la presencia irregular de bloques complicado por estructuras como fallas, pegmatitic “dykes”, horizontes fracturados, etc. El granito muestra condiciones geotécnicas altamente variables, incluso dentro del alcance del limitado ámbito.El nivel freático se localiza entre los 10 y 25m por encima del túnel y sigue aproximadamente la morfología de la superficie. Las investigaciones geotécnicas realizadas antes de la construcción no pusieron de manifiesto la existencia de múltiples niveles freáticos ni condiciones artesianas. El gradiente hidráulico varía en la zona del proyecto del orden del 1,5% al 6%,dependiendo de la permeabilidad local del terreno. El río Duero, que corre hacia el Sur, tiende a bajar el nivel freático en la zona. La zona urbana de Oporto se divide en diferentes cuencas hidrográficas de pequeño tamaño, normalmente limitadas por depósitos aluviales de los antiguos cursos de agua ahora enterrados. Se encuentran un gran numero de antiguos pozos y “minas” (antiguos, artesanales y pequeños túneles de agua), que en gran medida

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influyen en el flujo del agua subterránea, también a nivel local, y que constituyen canales preferenciales para la circulación del agua subterránea.La construcción del metro interfiere con una zona urbana densamente poblada, con másde 1300 edificios en la zona de influencia de la construcción, incluyendo importantes edificios como es el caso del Ayuntamiento. Los muros exteriores de varios edificios históricos, así como algunos edificios antiguos decorados con azulejos de cerámica son muy sensibles a las vibraciones y a los asentamientos del terreno. Se realizó un detallado estudio del estado actual para todos los inmuebles y los servicios públicos inspeccionables de la zona.Después se realizó una evaluación de riesgos como datos de entrada para el diseño de lasmedidas preventivas. Se puso en marcha un sistema de control para controlar los efectosproducidos por los túneles y para activar las contra medidas.

La aplicación del PAT:Después de algunos accidentes iniciales, que provocaron un gran estancamiento en las obras, los tres factores claves que fueron identificados como esenciales para el re-inicio de la construcción de los túneles y la culminación exitosa de las obras fueron:Elaboración de un detallado Plan de Avance del Túnel (PAT) para cada tramo del túnel, demodo que todos los parámetros de diseño y las cuestiones relacionadas con los túneles seaborden de manera efectiva antes de la excavación de cada tramo;Aplicar procedimientos de trabajo que abarquen todas las fases de las obras y aseguren

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que las operaciones de la TBM se llevan a cabo de forma controlada y segura;Creación de un equipo de seguimiento entre el Contratista y el Proyectista que gestione el proyecto y el proceso de construcción;

En el diseño se abordaron las siguientes cuestiones principales:Definición de los correctos parámetros para el funcionamiento de la TBM con elobjetivo de reducir al mínimo el volumen perdido al frente;Estimación de la forma y extensión de la curva de asentamientos previstaEvaluación de los limites aceptables para las deformaciones de los edificios;Definición de las medidas preventivas y de las correctoras.

Para abordar en detalle todos estos temas en el caso de Oporto, el PAT se ha aplicado atramos del túnel de corta longitud, de 200 m a 1 km, y se han incluido los siguientes documentos:Informe sobre la campaña de investigación geológica y su interpretación;informe sobre los riesgos de asentamiento de los edificios;informe y dibujos sobre el control y la supervisión de las estructuras subterráneas y losedificios en superficie;informe sobre la evaluación de los parámetros de funcionamiento de la TBM;perfil geotécnico con indicación de los parámetros de funcionamiento de la TBM.

Informe Resumen del PAT:Hacia el final de cada tramo, la experiencia adquirida se resumió en específicos documentos de análisis que ayudaron a optimizar los tramos sucesivos. Por lo tanto, se puso en práctica un proceso de mejora continuo. Además de las “tradicionales” informaciones de diseño, tales como evaluaciones geológicas, cálculos estructurales, etc, se entregó un conjunto de específicos parámetros de funcionamiento de la TBM:Presión en el frente;Densidad aparente del material en la cámara;Peso del material extraído en cada anillo;Presión y volumen de las inyecciones para el relleno del hueco anular;Presión y volumen de la bentonita adicionada.

El PAT facilitó un resumen de los parámetros de trabajo de la TBM y se le entregó al equipo de la TBM con una forma sencilla llamada “Hoja de Excavación”.En tiempo real y con el análisis de las actividades, las hojas de excavación se actualizan continuamente en base a las condiciones que se han encontrado realmente, de modo que el PAT se podría considerar como un documento “vivo”. La aplicación del PAT y su continuaactualización demuestran que se trata de una herramienta muy efectiva ya que las condiciones geológicas y los parámetros de diseño de la TBM se dan con antelación junto con la instrumentación y los requisitos de control. G

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Con el fin de garantizar que las operaciones de la TBM se llevaron a cabo de forma coherente y de manera controlada, se llevó a cabo un cuidadoso y detallado procedimiento de trabajo, que abarcaba las siguientes actividades esenciales:

Avanzar y sostener el frente, una practica habitual para mantener siempre un adecuadosoporte del frente;Control de la presión del frente (ver, por ejemplo, Figura 4), así como la definición demedidas excepcionales para hacer frente a situaciones anómalas;Inyección de lechada longitudinal primaria (y, cuando sea necesario, secundario); Erección de los anillos (incluida la eventual reparación de los mismos); Perforaciones de investigación en avance; Mantenimiento de la cabeza de corte; Calibración de las escalas de peso del material extraido.

Las obras fueron gestionadas y supervisadas por un equipo de especialistas, de parte delContratista y del Proyectista, quienes integraron plenamente sus competencias con el objetivo de lograr el mayor rendimiento de la TBM de conformidad con las más restrictivas normas de inocuidad y calidad, así como la general optimización de los costes. Los especialistas por parte del proyectista eran “resident engineers”, cuya misión era proporcionar el proyecto y supervisar las obras, dando una asistencia especializada en obra (en especial garantizando la seguridad y la calidad de las obras según el proyecto del contrato y los requisitos contractuales), también se encargaron de la continua interpretación de la interacción entre TBM y terreno. Los especialistas de parte del contratista se centraron en la producción y en cuestiones de organización.

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Un detallado sistema de control y vigilancia, incluida una instrumentación geotécnica superficial y profunda, así como el control de las edificaciones existentes, suministraron la información sobre la respuesta del terreno y de los edificios existentes ante la construcción del túnel. Las frecuencias de las lecturas fueron revisadas según las necesidades, con el fin de facilitar el “back-analysis” .

Nudo de la ciudad de Bolonia (Italia)Descripción del proyectoEl nuevo ferrocarril para la alta velocidad Milan-Napoles, que cruza un área intensamente urbanizada como la de la ciudad de Bolonia, se prevé por larga parte en subterráneo. El proyecto se desarrolla entre el estribo norte del puente Savena (km 0+000), en la parte sur de la ciudad, y la nueva Estación Central de Ferrocarril (km 7+375) de Bolonia. La nueva línea está constituida principalmente de las siguientes infraestructuras:

1) Túnel realizado en trinchera y pozo de lanzamiento (para las TBMs), a doble vía, desde el km 0+000 hasta el km 0+958;2) Dos túneles EPB (túneles “Pares” e “Impares”), a una vía, diámetro de 9,4m, desde el km 0+958 hasta el km 7+075;3) Un pozo de emergencia (pozo de “Via Rimesse”), ubicado en el km 4+820, y un pozopara la ventilación, ubicado en el km 6+857;4) Un pozo de transición, para la salida de la TBM en la fase de excavación, y futura áreade estacionamiento “Bolonia”;5) Un túnel excavado con método NATM, a doble vía, desde el km 7+235 hasta el km7+350, el cual conecta el pozo de transición con la Estación Central. G

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La excavación del primer túnel EPB inició en Julio del 2003 y el segundo en Noviembre delmismo año. Los dos túneles se terminaron al finales de Mayo del 2006.Las condiciones del suelos a excavar eran muy heterogéneas, y en particular comprendían arcillas blandas de origen marino y depósitos aluviales de arena y grava. En la primera parte del trazado, hasta el km 2+150, los túneles se realizaron en arcilla marina y depósitos de arena suelta (Arcilla Pleistocenica y Arena amarilla Pleistocenica) por debajo del nivel freático, mientras la secunda parte consistía en depósitos fluviales del río Savena, principalmente estratos de gravilla y arena con un alto porcentaje de finos (lentes de arcilla y limos). El trazado se subdividía en nueve zonas homogéneas, en base a las condiciones dominantes del terreno. La heterogeneidad del terreno a excavar representó un aspecto crítico del proyecto, porque las condiciones de excavación, en términos de asentamientos superficiales y comportamiento general de la TBM, variaban muy rápidamente.

La excavación de los dos túneles se inició en la obra de S.Ruffillo, al sur de Bolonia, desde el km 0+960 hasta el km 1+500, pasando por debajo de una estación hidroeléctrica y de un centro comercial recientemente construido. Aproximadamente desde el km 1+500 hasta el km 7+075 el trazado se desarrolla por debajo de uno de los ferrocarriles más importantes de Italia, la línea entre Bolonia y Florencia, la cual corre sobre un terraplén de altura relevante (Figura 5). La cobertura media del terreno variaba de 15 hasta 21m (respecto a la base del terraplén), con un valor mínimo de 5m en los primeros 100m de excavación.El Contratista seleccionó dos tuneladoras iguales del tipo EPB (Fig.6), teniendo en cuenta las condiciones geotécnicas y geológicas (terreno muy variable y presencia de grava con diámetro de hasta 100mm). Los dos túneles, de diámetro 9,4m, son paralelos durante la mayor parte del trazado (hasta el km 6+650 aproximadamente), y la distancia entre los ejes es de 15m. El poco espesor del pilar entre los dos túneles, representó uno de los aspectos más críticos de la excavación.

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CAPITULO 3

Productividad de las máquinas tuneleras tipo tbm vs tipo de roca

Las máquinas tuneleras tipo TBM son equipos de minado continuo diseñados para la excavación de túneles circulares hasta más de 15 m de diámetro actualmente. La utilización de estas máquinas en sustitución del método convencional de perforación y voladura, es cada vez más frecuente, inclusive en nuestro país, dado que desde la primera aplicación en el proyecto Car-huaquero (Chiclayo) a inicios de la década de 1980, pasaron casi 18 años para la siguiente aplicación en el proyecto Chimay (1998-1999); luego entre los años 2000-2004 en proyecto hidroeléctrico de Yuncán, se aplicaron 2 TBM (sólo un año después de la aplicación en Chimay) y actualmente en el proyecto trasvase Olmos, se viene aplicando una TBM desde el 2007. Ello demuestra sin duda, que la aplicación de las TBM es prominente en el presente siglo. Este artículo está basado en el estudio realizado en el proyecto hidroeléctrico de Yuncán, a la TBM MK 12 durante casi dos años (desde su montaje hasta su operación). En este proyecto, esta TBM trabajó con un diámetro de 4,10 m, y durante la excavación atravesó distintos tipos de rocas, predominando entre ellas la roca alterada que sumado a la gran afluencia de agua, se tuvo bajos rendimientos de esta TBM, invirtiéndose el mayor tiempo en sostenimiento de la roca, inclusive algunos días sin avance alguno.

3.1. LA MÁQUINA TUNELERA MK 12:

La máquina tunelera TBM MK12 –50– 1 φ 4.10 está diseñada para trabajar en roca dura. Su diámetro original fue de 3,90 m y con ella se excavó un túnel en Italia. Fue entregada a este país en 1993, donde llegó a excavar únicamente 600 m de túnel, su operación fue suspendida por problemas geológicos y tuvo que ser retirada del frente. Para su utilización en el proyecto hidroeléctrico de Yuncán (Paucartambo II), el cabezal fue redimensionado por la firma Robbins en 1999, a 4,10 m de diámetro, como muestra la fotografía N.° 1. Fue traída al Perú (Lima), a inicios del 2000. El ensamblaje total se llevó a cabo bajo la dirección de Robbins en el pórtico de la ventana de acceso a Penstock 1 del citado proyecto. El montaje concluyó el 16/02/01, día en que se hizo la primera excavación de prueba. La operación de esta máquina estuvo afectada por una serie de factores, entre ellos, los problemas geológicos (fallas, terreno fractura y deleznable, problema de agua, etc.). Las principales especificaciones de la TBM MK 12, se detalla a continuación (Robbins, 2008):

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3.2. RESEÑA DEL PROYECTO HIDROELÉCTRICO DE YUNCÁN (PAUCARTAMBO II).

El proyecto hidroeléctrico de Yuncán está ubicado en el distrito de Paucartambo de la provincia de Pasco. Las obras civiles de este proyecto fueron ejecutadas por la Asociación SKANSKA, COSAPI Y CHIZAKI (SKA-COCHI), encabezado por SKANSKA entre los años 2000 y 2005. La construcción de este proyecto fue para generar 130 MW de energía eléctrica. Es un proyecto típico de caída de agua del flujo de dos ríos, Huachán y Paucartambo, descargando la confluencia de éstos, en la casa de máquinas (Santa Isabel), para incrementar la generación de energía eléctrica en 3,5% a la red nacional. La excavación de los tramos largos de los túneles se hizo con 2 TBM. El túnel de aducción N.º1, de la Ventana N.º 2 hacia la presa de Uchuhuerta, con una longitud cercana a los 9995 m, se excavó con la TBM Atlas Copco FORO 900S de 3,50 m de diámetro; y parte del túnel de aducción N.º 4 de 7009,94 m de longitud (entrando por la ventana de acceso a Penstock 1 hacia la presa de Huallamayo), se excavó con la máquina tunelera TBM MK12 con 4,10 m de diámetro.

3.3. CLASIFICACIÓN DEL MACIZO ROCOSO.La clasificación del macizo rocoso para los fines de la excavación y sostenimiento, el Departamento de Geología elaboró considerando tres factores: intemperismo, dureza y espaciamiento de las junturas (ver cuadro N.º 1) (Skanska, 2000). Ejemplo, para una roca ligeramente intemperizada masiva, dura y con fracturas con más de 50 cm de espaciamiento, la roca sería clasificada como “2BII”. Estableció además, que la clasificación sería como: “A”, “B”, “CH”, “CM”, “CL” y “D” (ver cuadro Nº 2), siendo así, para el ejemplo anterior la clasificación correspondiente sería “B”. La fotografía N.º 2 muestra el frente de excavación en roca dura y masiva, tipo “B”, observándose los surcos muy superficiales descritos por los cortadores. Asimismo, la fotografía N.º 3 muestra el frente de la excavación en una roca tipo “CM”, en la que se aprecian los surcos profundos y muchas veces no bien definidas.

III. OPERACIÓN Y PRODUCTIVIDAD DE LA TBM MK 12.

3.4. ESTUDIO DE TIEMPOS Y MOVIMIENTOS.Durante la operación de la TBM MK 12, a fin de llevar un adecuado control de las actividades y el tiempo que demanda cada una de ellas, durante una guardia y día completos, se establecieron una serie de formatos, entre ellos: Formato para el reporte del operador, formatos de reporte mecánico, formato de la actividad horaria del TBM, entre otros, a fin de llevar el control las 24 horas del día, de las actividades y el tiempo empleado. El operador reportaba las actividades cada 10 minutos, en un formato diseñado incluyendo los tiempos agrupados en operación propiamente (excavación, reinicio, etc.), back up (transporte de desmonte, falta de energía, etc.), y misceláneos (perforación de sondaje, sostenimiento de roca, entre otros). Asimismo, debería reportar la

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posición del láser en las tarjetas reticuladas (frontal y posterior), y la presión de empuje (thrust), etc. En el formato de control de la actividad global del TBM, se llevaba el control cada media hora durante las 24 horas del día (2 guardias); de tal forma que se iba compilando día a día durante todo el mes las actividades y paradas de la TBM. Se llegó a identificar al menos 50 factores de tiempo que afectaban la operación de la TBM.

Fotografía N.° 3: Frente de excavación en roca suave.

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3.4. ANÁLISIS DE LA PRODUCTIVIDAD DE LA MÁQUINA TUNELERA MK 12.

En esta parte se detalla todos los parámetros y factores que afectaban el rendimiento de la TBM MK12, en el proyecto hidroeléctrico de Yuncán (Pau-cartambo II). Asimismo, se analiza la velocidad de corte, el ciclo de excavación considerando todas las actividades involucradas en su operación y especial-mente su rendimiento en función del tipo de roca.

3.4.1. VELOCIDAD DE CORTE O AVANCE.La velocidad de corte o avance se ve más afectada por los factores geológicos y de roca que por otros factores. En resumen, los avances alcanzados por día y por mes durante los meses de febrero a octubre del año 2001, donde se pueden destacar los récords alcanzados por guardia, día y mes. La mejor guardia fue la guardia de día del 25/07/01 con un avance de 32.45 m; el mejor día fue el 24/07/01 con 48,60 m; y el mejor mes fue abril de ese año con 278,05 m.

3.4.2. TIEMPO NETO DE EXCAVACIÓN.

Es el tiempo que realmente está excavando la TBM, los resultados del estudio ilustra el gráfico N.º 1. Como se ha indicado anteriormente, el rendimiento de la TBM estuvo mayormente afectado por el tipo de roca. Dentro de los análisis, se ha hecho lo propio respecto al tiempo neto de excavación, tiempo de sostenimiento de roca, velocidad de penetración, penetración por giro, presión de empuje del cabezal y el tiempo total por metro de avance. Cuanto más autosoportante fue la roca, el tiempo neto de excavación también fue mayor. Asimismo, la TBM atravesó distintos tipos de roca, desde “B” hasta “D” según la clasificación presentada en el cuadro N.º 2.Del gráfico N.º 1 se desprende que si la roca fuera tipo “A” (totalmente masiva y dura), el tiempo neto de excavación bordearía las 11 horas, que en porcentaje sería 45% de las horas nominales por día. Por el contrario, si el tipo roca fuera tipo “D” (roca suave, deleznable o muy fracturada), el tiempo neto de excavación alcanzaría tan solo 0,18 hr/día o 0,74% de las horas nominales por día, sumamente bajo.

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PRODUCTIVIDAD DE LA TBM MK 12 EN FUNCIÓN DEL TIPO DE ROCA.

El gráfico N.º 2 resume el seguimiento del avance TBM MK 12, para los distintos tipos de terreno que atravesó durante los 9 meses que operó en el proyecto Yuncán. Del ábaco se concluye que concluye que si la roca fuera tipo “A”, se pueden alcanzar avances promedios superiores a los a los 25 m/día; por el contrario, si el terreno fuera totalmente deleznable y suave, el avance promedio es sumamente bajísimo como 0,31 m/día.TIEMPO POR SOSTENIMIENTO DE LA ROCA.El tiempo por sostenimiento de la roca fue sumamente elevado cuando la TBM atravesaba terreno pobre, alcanzando las 18 hrs/día (75% de las horas nominales del día). En cambio en terrenos duros y competentes, este tiempo fue sumamente bajo o inexistente, tal como muestra el Gráfico N.º 3. Estos resultados confirman una vez más que los estudios geológicos y geomecánicos certeros, sirven para seleccionar una adecuada TBM, sea para roca dura, con escudo o doble escudo; dado que en terrenos deleznables y siendo la TBM descubierta se corre el riesgo de tener un avance prácticamente nulo, afectar sus partes expuestas por colapso del terreno e inclusive sufrir un sepultamiento, como lo ocurrido con la TBM MK 12 en Yuncán en diciembre de 2001.

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CAPITULO 4

CONSIDERACIONES QUE SE DEBE DE TENER EN EL USO DE LA TBM

4.1. VELOCIDAD DE ROTACIÓN

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La velocidad de rotación, está en función del diámetro del cabezal. Cuanto más grande es el cabezal, la velocidad de rotación es menor. La velocidad de rotación viene casi establecida de la fábrica, en las “TBMs” de la última generación, puede regularse automáticamente en infinitos valores dentro de un rango.

4.2. DISPONIBILIDAD DE ENERGIALa energía que requieren la operación de estas máquinas, es de alta tensión (ejemplo 22 KV), lo cual implica el tendido de líneas de alta tensión, hasta la portada del túnel, de donde se baja a 10,5 KV, llegando con esta tensión a los transformadores instalados sobre el back-up de la “TBM” en interior del túnel, estación donde se bajan a tensiones a 660 V y 440 V, para el accionamiento de los motores principales de la “TBM” (motores de rotación), bombas hidráulicas de la “TBM” y perforadoras auxiliares para sondaje y sostenimiento.

4.3. DISPONIBILIDAD DE PERSONAL CALIFICADOEl personal requerido para la operación de las máquinas tuneleras, es de altaespecialización y experiencia. Los operadores deben tener una vasta experiencia o recibir un entrenamiento con mucha anticipación para operar y guiar la máquina en dirección correcta y obtener los rendimientos esperados. Una mala maniobra de la “TBM”, puede tener consecuencias desastrosas tanto para la propia máquina como el personal que labora junto a la“TBM”, debido a sus dimensiones y la gran energía involucrada para su funcionamiento.Del mismo modo, los mecánicos y electricistas deben ser capacitados para sumantenimiento y reparación adecuada y oportuna. El personal de apoyo, también debe recibir charlas de inducción, sobre los trabajos específicos que tienen que desarrollar. Velando sobre todo por la seguridad, dado que todas las partes móviles del equipo, son fuentes potenciales de accidentes, sobre todo las fajas o cadenas de evacuación de escombro.

4.4. LONGITUD DE EXCAVACIÓN PREVIA A LA INTRODUCCIÓN DEUNA TBMSe refiere a la longitud de excavación inicial que se requiere realizar con el sistema convencional de perforación y voladura, a fin de prevenir zonas intemperizadas o falladas cercanas a la superficie. En el caso de las “TBMs”, sirve para proporcionar el apoyo inicial a los grippers. Esta excavación previa, puede ser construida por los extremos del túnel principal, a través de una ventana o piques, entre otros, para crear más frentes de excavación.La longitud de la excavación previa con “Perforación y Voladura”, también está en función del sistema de transporte principal de escombro a aplicarse durante la operación de la “TBM”. Es decir, si la “TBM” va a operar con locomotoras se requerirá menor longitud de excavación preliminar que con el sistema de fajas.En cualquiera de los casos indicados, en el extremo de la excavación previa con “P&V”, se construye una losa de arranque de la “TBM”, con un radio de curvatura igual al del cabezal, lo cual sirve de apoyo inicial a la máquina, como ilustra la fotografía.

En este extremo también se hacen todos los ajustes y pruebas, antes que la “TBM” empiece a excavar.

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Fotografía: Gripper posterior izquierdo de la “TBM MK 12”

4.5. SERVICIOS REQUERIDOS

4.5.1. SERVICIO DE AGUA: El agua requerido para mitigar el polvo durante laexcavación mediante atomizadores instalados en el cabezal, para la perforación auxilia (sondajes y sostenimiento), lavado de las paredes del túnel para aplicar shotcrete y lavado de la “TBM” después de la aplicación del shotcrete. Asimismo, el agua se requiere para refrigerar los motores principales de la “TBM”, extractores de polvo, etc. Para abastecer la cantidad de agua a una adecuada presión, precisa instalar tanques y bombas dentro del túnel.

4.5.2 SERVICIO DE VENTILACIÓN:

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La ventilación en la excavación con tuneleras, es normalmente forzada, con ventiladores instalados en serie cerca de la portada del túnel. El aire insuflado, además de servir para la respiración del personal, sirve como medio de refrigeración del ambiente de trabajo, donde el incremento de temperatura se da por distintos factores, como la gradiente geotérmica, funcionamiento de la máquina, etc. La extensión constante de la manga de ventilación, como avanza la excavación, se hace mediante el cassette de la manga cuya función es almacenar 100 m de manga e ir extendiendo automáticamente como avanza la “TBM”.

4.5.3 SERVICO DE AIRE COMPRIMIDO: El aire comprimido es requerido por las perforadoras manuales (taladros para sostenimiento, instalación de cáncamos, hacer anclajes, etc.), aplicación del shotcrete, taller local, etc. Para el abastecimiento de aire comprimido, precisa instalar un compresor estacionario en la parte exterior de la excavación y conducirlo por tuberías al interior del túnel.

4.5.4 SERVICIO DE LOCOMOTORAS: Se puede decir que las locomotoras son parte de las tuneleras, dado que cumplen una función vital como: Transporte de personal, equipos auxiliares, materiales, herramientas, etc al frente de trabajo; transporte de material de sostenimiento (dovelas, equipo de shotcrete, shotcrete, pernos, mallas, cimbras, etc.); cuando la tunelera no trabaja con sistema de fajas para la extracción del escombro, se convierte en el transporte principal.

Capitulo 5

Proyectos realizados con una “TBM” en el Perú y el Mundo

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5.1. Olmos Túnel Trasandino

Viga principal TBM túneles por debajo de la cubierta alta de la Cordillera de los Andes

Tipo de la máquina

Cuerpo de TBM haz

Diámetro 5,3 m (17,4 pies)

Del tipo de túnel Transferencia de Agua

Longitud del túnel 13.9 kilometros (8.6 millas)

Propietario Gobierno Nacional del Perú y el Gobierno Regional de Lambayeque

Contratista Odebrecht Perú Ingeniería y Construcción, SAC (OPIC)

Localización Olmos, Perú

Descripción del proyectoEl túnel Trasandino Olmos ha sido más de 100 años en la fabricación, con varios intentos realizados en los años 1950 y practicando técnicas de explosión. El túnel, de más de 20 km (12 millas) de largo en total, será la transferencia de agua desde el río Huancabamba en el lado oriental de los Andes hasta las zonas viajado a la sequía en la cuenca del Océano Pacífico a través de un túnel excavado a través de la división continental. La primera fase también incluye una m (140 pies) de alto presa 43 desviar el río Huancabamba, cerca del pueblo de San Felipe a través de las montañas hasta el seco río Olmos en el lado Pacífico. Una vez que la primera fase del proyecto del túnel está en funcionamiento, el régimen de suministro de más de 2 millones de metros cúbicos (500 mil millones de galones) de agua anualmente para el riego de 560 km2 (130.000 acres) de tierras de cultivo. Las fases a seguir incluirá por lo menos dos perforar más y túneles explosión, dos centrales hidroeléctricas generadoras de 600 MW cada uno, y un sistema de canales para filtrar el agua a lo largo de la costa.

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http://www.robbinstbm.com/our-products/tunnel-boring-machines/main-beam/


En julio de 2004, el general contratista Concesionaria Trasvace Olmos, SA ganó una de 20 años de construcción-operación de concesión de la peruana Gobierno Nacional y Regional de Lambayeque Gobierno.En marzo de 2007, los 5,3 m (17,4 pies) tuneladora Robbins se puso en marcha para la sub-contratista Odebrecht Perú Ingeniería y Construcción, SAC (OPIC). La tuneladora ha sido diseñado para perforar un kilómetro 13,9 (8,6 millas) de largo túnel a través de la Cordillera de los Andes por debajo de hasta 2.000 m (6.500 pies) de duro, lo que podría apretar roca.

Geología y Diseño de máquinasLa máquina es aburrido en geología compleja que consiste de pórfido de cuarzo, andesita, toba y de 60 a 225 MPa (8.700 a 32.600 psi), UCS. Más de 400 líneas de falla están presentes a lo largo de la ruta del túnel, incluyendo dos líneas de falla principales a unos 50 metros (160 pies) de ancho. La sobrecarga ha creado otro problema - las altas temperaturas en el túnel de más de 54 grados Celsius (130 grados Fahrenheit). Para hacer frente a las altas temperaturas Robbins diseñó la máquina con un único y ventilación de aire del sistema de refrigeración. Dos sistemas de interacción se utilizan para enfriar el túnel a 32 grados Celsius (90 grados Fahrenheit) o por debajo. La elevación del sitio de trabajo de alto (1.080 m / 3.500 pies) se traduce en aire menos denso y menos capacidad de transferencia de calor por metro cúbico de aire, por lo que los dos sistemas permiten a soplar más aire dentro del túnel para un máximo efecto de enfriamiento.

Excavación del túnelA partir de finales de 2008, la tuneladora entró en las secciones de la cubierta alta, donde los equipos grandes y experimentados overbreaks cathedralling, junto con más de 10.000 eventos de rock grabado ruptura que no pudo ser contenida con malla de alambre, pernos de anclaje y vigas de anillo. Para mejor contener la roca fracturada, Robbins y Odebrecht elegidos para hacer los cambios mediante la instalación de un nuevo tipo de apoyo en tierra TBM. Dedos de la máquina techo protector se retira y se sustituye con el apoyo del sistema McNally (ver foto a la derecha). El sistema McNally obras de sustitución de la placa del protector del dedo curvado para un conjunto de curvas de los bolsillos de rectangular secciones. Las bolsas se extienden axialmente desde el lado posterior de la cabeza de corte con el apoyo del cabezal de corte, en el área donde los ejercicios techo puede funcionar. Antes de que un accidente cerebrovascular TBM, listones

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tripulaciones de diapositivas de metal o de madera en los bolsillos, de manera que los listones son dos filas de profundidad dentro de cada bolsillo. Los extremos de los listones sobresalen de los bolsillos y se atornillan en el techo del túnel con una correa de acero. Como los avances de la máquina, las lamas se sacan de los bolsillos y continuamente atornillado al techo usando correas posteriores. Lamas se vuelven a cargar y se utiliza para la longitud del túnel para evitar la deformación y la caída de rocas. Túnel a través de la roca fracturada y roto también creó un desgaste indebido en la cabeza de corte. Para hacer frente al problema, los ingenieros Robbins agregó 19 mm (0,75 pulgadas) placas de desgaste de espesor y 50 mm (2,0 pulg) de espesor barras cuadradas, conocido como 'Bumerang', delante de cada cortador. El boomerang proteger a cada centro de corte de la roca en bloques y estallando en la cara. Puesto que las modificaciones se hicieron a la tuneladora, las tasas de avance han mejorado constantemente, con la taladradora hasta 674 m (2.211 pies) por mes. La mejora de las tasas son aún más notable teniendo en cuenta dos inundaciones peligrosas locales en abril de 2008 y marzo de 2009, que tanto inundan el sitio con más de un metro de barro y acabó con las vías de acceso. En noviembre de 2009, el equipo había avanzado unos 9.500 metros (31.168 pies), o el 68% de la longitud del túnel completo. Todos los túneles se espera que esté finalizado en el verano de 2011. Actualizaciones de este proyecto serán publicados tan aburrido continúa.

Rendimiento del Método clásico (antiguo Belga)

El rendimiento medio que debe ser considerado para el Método Clásico no debe superar un avance por día de 3 turnos, es decir, un avance en 24 horas. El avance normal puede tomarse como 2.5 metros. Para el rendimiento global medio no deben considerarse los sábados ni fines de semana, y en estas condiciones, a 5 anillos por semana, puede considerarse un avance medio de 50 metros/mes por frente de trabajo. Este rendimiento está suficientemente comprobado en los 80 años en que lleva utilizándose el método en los suelos de Madrid, y es el realmente obtenido ahora al finalizar los trabajos de túneles de la Ampliación.

Rendimiento de las tuneladoras EPB

El rendimiento considerado para las EPB de la ampliación fue de 400 metros al mes de túnel terminado. En el gráfico adjunto (Figura 1) pueden verse los rendimientos reales, que se acercan mucho al previsto. G

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http://www.madrid.org/metro/tecnologia/equipos_rendimientos.htm#figura_1


En general las especificaciones exigidas al fabricante, como en el caso de las 4 tuneladoras grandes de la ampliación del Metro de Madrid, fijan unos tiempos de 20 minutos para excavación y 20 minutos para la colocación del anillo. La velocidad de avance de los gatos principales es como máximo de 8 centímetros por minuto en posición de excavación. Esta velocidad, para los 150 centímetros de longitud de anillo, da 18 minutos y 45 segundos. Estos 20 minutos a su vez dan 40 minutos por anillo, y si no hubiera pérdidas podrían hacerse 12 avances en los 480 minutos de un turno.

Llevado al extremo de capacidad teórica, en un día de tres turnos, con 20 horas útiles (dejando 4 horas para pequeños mantenimientos diversos) podrían hacerse 30 anillos o avances. Con 6 días por semana y 4.3 semanas por mes se obtendrían en teoría 770 avances al mes. Siendo 1.5 metros la longitud de cada avance, supone 1.155 metros/mes. Aunque esto pueda parecer exagerado, se han obtenido rendimientos de este orden de magnitud en varias G

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ocasiones. Los 1.000 metros mes han sido superados, por ejemplo, en el túnel del trasvase Guadiaro-Majaceite por FCC y Dragados en los meses siguientes:

Abril 96 1.064 m

Agosto 96 1.276 m

Septiembre 96 1.131 m

Noviembre 96 1.335 m

Diciembre 96 1.008 m

Enero 97 1.100 m

Bien es verdad que esta máquina, por sus especiales características, no paraba la excavación durante la colocación del revestimiento. Tras terminar este túnel, la tuneladora "Isabel" pasó a otro túnel en Ecuador, cerca de la presa de Daule, donde ha llegado a los 1.650 metros / mes. Ahora está pasando a Sudáfrica a seguir batiendo récords, entendemos.

Los rendimientos medios de las tuneladoras inglesas (abiertas) y la francesa Mar Tren N del Canal de la Mancha fueron los siguientes:

TUNEL FABRICANTE DIAM Long.Km COMIENZO FIN Metros/Mes

UK Mar Tren N

Robbins-Markham

8,50 18,0 15-feb-8901-

may-91

671

UK Mar Tren S

Robbins-Markham

8,50 19,0 15-mar-8908-jun-

91699

UK Tierra Tren N

Howden 8,84 10,0 02-jun-8911-

sep-90

644

UK Tierra Tren S

Howden 8,84 27-nov-8920-

nov-90

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UK Mar Servicio

Howden 5,38 25,0 01-dic-87

UK Tierra Servicio

Howden 5,76 8,1 20-sep-8820-

nov-89

570

FR Mar Tren N

Kawasaki 8,50 20,0 ene-89may-

91706

En definitiva, se tomó como rendimiento de los equipos EPB a considerar para la ampliación del Metro de Madrid, 400 metros de túnel al mes. Sobre los 1.155 metros teóricos este rendimiento supone un factor de seguridad de casi 3. Esto no quiere decir que se es demasiado pesimista. La realidad es que, aún con un ciclo de anillo corto, parecido al especificado, la utilización del equipo es sólo un porcentaje del disponible, debido bien a averías del mismo o bien a problemas logísticos, con los trenes de tierras o con los trenes de dovelas. En el cuadro siguiente se resumen, entre otros datos, las paradas por logística de las tuneladoras Mar Tren N del Canal de la Mancha, lados inglés y francés. Puede verse que los ciclos de la EPB francesa llegan a los 40 minutos de la especificación, y que la abierta inglesa incluso lo reduce a un 70% (27 minutos sobre los 40 pedidos), pero que las paradas por logística llegan a ser un tercio del tiempo total. Entendemos que 400 m/mes en túnel es un rendimiento medio para las EPB de Madrid.

UTILIZACION DE LA MAQUINA

Oct-Dic 89

Ene-Mar 90

Abr-Jun 90

Jul-Sep 90

Oct-Dic 90

Ene-Abr 91UK Marine Running

Tunnel N

Utilización TBM, % 53,70 58,50 57,35 63,42 60,40

Paradas por logística %

12,50 15,30 28,80 21,18 28,10

Trenes /h uso TBM 1,20 1,44 1,37 1,96 2,25

Ciclo Minutos/anillo 51,20 43,30 52,45 33,60 27,00

Avance neto m/h 1,80 2,15 2,05 2,94 3,37

FRANCIA Marine Running Tunnel N

Utilización TBM, % 44,10 46,10 52,20 53,60 53,80 57,00

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30,20 32,50 23,60 19,40 24,40 24,10

Trenes /h uso TBM 1,20 1,39 1,42 1,39 1,56 1,54

Ciclo Minutos/anillo 51,30 32,30 43,90 41,10 38,80 39,30

Avance neto m/h 1,89 2,22 2,26 2,22 2,49 2,46

Se tomaron 3 semanas para el cruce de cada una de las estaciones, de 115 metros de longitud, y que la tuneladora cruza arrastrada o empujada por sus propios gatos sobre una cuna especial que queda finalmente embebida en la solera de la estación. Los tiempos que se ha tardado en cruzar las estaciones han sido en general menores de estas 3 semanas.

Rendimiento de la solución a cielo abierto (Pantallas)

La profundidad media de las pantallas a construir es de 25 metros. Esto quiere decir que un equipo corriente de pantalladora de cuchara y grúa de apoyo puede hacer un panel de 2.50 m de largo en un turno, independientemente de su espesor.

En los estudios previos se desechó, por su excesivo e injustificado precio, la utilización de los equipos rotativos tipo hidrofresa, decisión que se ha visto confirmada durante la ejecución de los trabajos. Los equipos hidrofresa hubiesen podido hacer más de 100.000 m3 de pantalla (de los 500.000 m3 totales de la ampliación) si su precio hubiese sido razonable, pero las exigencias de los poseedores de los mismos nos han llevado a desecharlos para la ampliación de Metro. Es de suponer que a la vista de esa pérdida de mercado los verdaderos propietarios, accionistas o máximos responsables de estos equipos en Alemania y otros países tomen las medidas oportunas para no seguir perdiendo mercado que por otras características de los equipos (como verticalidad y rapidez) podrían ganar fácilmente.

El rendimiento tomado para las pantallas ha sido por tanto de un panel por equipo y día.

3.- COMPORTAMIENTO DE LAS TUNELADORAS DE MADRID

En Junio de 1998, casi terminándose los 37.5 km. de túneles de la Ampliación, puede resumirse en comportamiento de los equipos EPB recordando que ha habido 6 tuneladoras EPB (es decir, de presión de tierras) trabajando en la Ampliación: 4 Tuneladoras para túnel de 2 vías, fabricadas expresamente para la Comunidad de Madrid, con las especificaciones técnicas exigidas por la Comunidad: G

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"La Adelantada", diámetro 9.50 m, marca Mitsubishi, fabricada bajo licencia en Francia. Parte se construyó en la Comunidad de Madrid, en Coslada. Terminó la Línea 7, tramo Pitis – Valdezarza y actualmente está comenzando el tramo Recintos Feriales – Aeropuerto.

"La Chata", gemela de la anterior, diámetro 9.50 m. Ha terminado los trabajos en Línea 4 el 12 de mayo de 1998 y pasa al mismo tramo del Aeropuerto, atacando desde el otro extremo.

"Almudena", diámetro 9.50 m, marca Herrenknecht, fabricada en Alemania. Trabaja en Línea 9. Le quedan 437 anillos.

"Paloma", gemela de la anterior, diámetro 9.50 m. Trabaja en Línea 7, tramo Valdezarza - Canal. Le quedan 780 anillos.

2 Tuneladoras para túnel de 1 vía, existentes en España y utilizadas en la Ampliación de Metro para reducir costes y plazos:

"La Cibeles", diámetro 7.4 m, marca Lovat, fabricada en Canadá. Trabaja en Línea 8, tramo Mar de Cristal – Campo de las Naciones, túnel Norte.

"Puerta del Sol", diámetro 6.6 m, marca Herrenknecht, fabricada en Canadá. Trabaja en Línea 8, tramo Mar de Cristal – Campo de las Naciones, túnel Sur.

Debe decirse antes de nada que estas 6 tuneladoras de presión de tierras utilizadas han tenido problemas en sus comienzos, problemas de diseño y problemas de funcionamiento, pero debe decirse también que las 6 tuneladoras han superado esos problemas y han terminado con éxito sus trabajos en el plazo disponible o superándolo ligeramente. La superación de los problemas se ha debido fundamentalmente al trabajo de los técnicos de las empresas constructoras propietarias de las máquinas, y en poco porcentaje a la ayuda de los propios fabricantes

PROYECTO ARGENTINO

La TuneleraCaracterísticas:• TBM (Tunnel Boring Machine) tipo EPB (Earth Pressure Balance)• Marca: Lovat, modelo ME 310 SE• Diámetro de excavación: 7,90 m• Largo total de la maquinaria (TBM + Back up): 75 m• Peso: 900 toneladas (cada TBM)• Potencia: 3,5 MWRendimiento:• Velocidad de avance promedio: 30 a 40 mm/minuto• Tiempo de excavación: 20 minutos por anillo• Montaje del revestimiento: 30 minutos por anillo• Avance diario promedio: 11 a 15 anillos por día G

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• Cantidad de turnos: 2 de 12 hs cada uno• Personal por turno: 18 personas por TBMMaterial Excavado• Pozos de acceso: 60.000 m3• Túneles: 800.000 m3• Disposición: Parque Indoamericano• Península Ecológica (Costanera Sur)• Volumen extraído por día: 1.600 m3/día

Características del funcionamiento de las TBM

Un escudo EPB utiliza el propio terreno excavado para estabilizar el frente de ataque. La presión creada por la tierra plastificada se controla con:

• La velocidad de avance de la perforación.• Los gatos de empuje y la velocidad de extracción de tierra por medio del tornillo sinfín.

La sobrepresión varía entre 1 y 3 atmósferas, aproximadamente.

Para emplear el terreno como medio de retención, éste debe tener determinadas características:

• Buena plasticidad.• Consistencia pastosa a blanda.• Baja fricción interna.• Baja permeabilidad al agua.• En general se trata inyectando espumas y/o polímeros en la cámara• De presión.

Cuando la TMB esté en régimen de obra el rendimiento será el siguiente:

• Avanza 18 metros lineales por día.• Extrae 1600 m3 de tierra por día.• Coloca 12 anillos de hormigón prefabricado por día.• Extrae 1.500 m3 de tierra/día (por tuneladora)• Coloca 11 anillos de hormigón prefabricado de 1,50 de long. cada una/día, resultando así un avance de 16,50 metros lineales/día (promedio).• Se utilizan 2.400 horas de operarios/día • Se realizan 2 rotación de personal/día • Consume 3.500 kw de energía/día. • Consume 450 kg de grasa/día.• Utiliza 172 m3 de Hormigón de relleno/día.• Utiliza 1.100 litros de espuma/día. • Utiliza 70.000 litros de agua/día para enfriamiento de la misma que se recupera y se reutiliza.

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AMPLIACIÓN DEL METRO DE LA COMUNIDAD DE MADRID

RENDIMIENTOS DE LAS TUNELADORAS

Se actualizan en esta página los rendimientos de las 4 tuneladoras de gran diámetro que han terminado sus trabajos en la ampliación del Metro de la Comunidad de Madrid.

Los rendimientos medios por día de calendario han sido de 10.4 metros (La Chata, Línea 4), 10.2 metros (La Adelantada, Línea 7 tramo Arroyofresno - Valdezarza), 8.1 metros (Almudena, Línea 9) y 8.1 metros (Paloma, Línea 7 tramo Valdezarza – Islas Filipinas). Ya se ha dicho que estos rendimientos medios son altísimos, ya que en todo momento se ha estado trabajando en

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zona urbana densamente poblada, y se ha dado, como es natural, máxima prioridad al control de subsidencias y a evitar el más mínimo daño a los edificios y estructuras de superficie. Todos los túneles han sido dotados de sistemas sumamente sofisticados de compensación de asientos, en general con inyecciones de compensación. La instrumentación y los sistemas de seguridad y control se describen en otro apartado de estas páginas web, y constituyen un sistema único y pionero en grandes proyectos de excavaciones subterráneas de este tipo, según confirman técnicos de otros países europeos que lo han solicitado ya a la Consejería de Obras Públicas de la Comunidad de Madrid.

Pese a estos sistemas y controles de seguridad, que naturalmente obligan a una velocidad de excavación lenta y controlada como se ha llevado, los avances obtenidos suponen para las tres obras citadas unos récords mundiales de los que el Dr. Martín Herrenknecht, fabricante de "Paloma" y "Almudena" así como el fabricante NFM-Mitsubishi de "La Chata" y "Adelantada".

Deben reseñarse especialmente para las tuneladoras "grandes" de 9.5 m de diámetro los récords de avance en 31 días, obtenidos por "Adelantada", 609 metros en recta, "Almudena", 582 metros en curva de radio 275 metros y "Paloma", 618 metros en curva de 250 metros de radio.

En las tuneladoras "pequeñas", para túneles de una sola vía, el récord de avance fue obtenido por la tuneladora LOVAT "Cibeles", de 7.4 m de diámetro, que construyó el túnel norte de Línea 8, tramo Mar de Cristal – Feriales, alcanzando un avance máximo de 728.4 metros en 31 días.

Al 16 de Noviembre de 1998, estos récords de las tuneladoras grandes ya han caído. En efecto, la "Adelantada", que tras la línea 7 comenzó el túnel de acceso al Aeropuerto de Barajas el día 17 de Julio de 1998, ha construido ya 680 metros en 31 días.

Recuerde el lector además que estas tuneladoras, diseñadas y especificadas en todos sus detalles para el terreno de Madrid, son las más potentes del mundo en su diámetro (9.40 metros), con un empuje total de 10.000 toneladas y un par motor de 2.000 mt. Este diámetro es un metro superior al de las 4 grandes que construyeron el túnel del Canal de la Mancha. Por ser tuneladoras de "suelos blandos", con tecnología de "presión equilibrada de tierras (EPB, Earth Pressure Balance)", el empuje necesario para la excavación sólo puede obtenerse empujando contra el anillo de revestimiento que se acaba de colocar en cada momento. No puede la máquina apoyarse contra el terreno por la poca resistencia de éste. Ello quiere decir que en las 4 tuneladoras de Madrid, como en todas las EPB, el ciclo de avance consta de dos partes: la excavación de 1.5 metros de longitud, que dura aproximadamente 30 minutos, y a continuación se para la excavación y se coloca el correspondiente anillo, operación que consume unos 25 a 30 minutos (véanse los tiempos en las correspondientes páginas). Terminado de colocar el anillo, los grandes gatos de empuje vuelven a presionar contra éste último anillo y comienza un nuevo ciclo de excavación.

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El máximo número de anillos colocados en 24 horas en la Ampliación del Metro de Madrid ha sido de 26. Este es otro récord mundial para este diámetro de tuneladoras (los récords se relacionan con el diámetro de la máquina ya que, naturalmente, las máquinas más pequeñas tardan menos en excavar y colocar anillo), y ha sido obtenido por la "Adelantada" en el túnel Feriales – Aeropuerto, superando al anterior de 25 anillos de "La Chata", en Línea 4. Observe el lector que construir 26 anillos en 24 horas supone superar incluso las más optimistas especificaciones de la máquina dadas por el fabricante en cuanto a tiempos de excavación y de colocación del anillo de revestimiento.

El excavar los 609 metros al mes (Adelantada, Línea 7, del 13 de Enero 98 al 13 de Febrero de 1998) en las condiciones de ir en presión de tierras, con un continuo, exhaustivo y abrumador control de asientos en superficie, así como los 582 metros (Almudena, Línea 9, con el peor terreno, plástico, adherente, encontrado en toda la Ampliación) o los 558 de La Chata en Línea 4 supone también una óptima organización de los trabajos y de toda la intendencia que éstos acarrean, especialmente en cuanto al suministro de las dovelas de hormigón (las 7 piezas que forman cada anillo) y al vertido adecuado de los residuos de excavación en los vertederos autorizados correspondientes, todo ello en una ciudad como Madrid y creando mínimas molestias a los ciudadanos. Vaya aquí, de paso, un nuevo agradecimiento a los ciudadanos de Madrid por su enorme e invaluable cooperación durante las obras que ahora terminan. Sin esta cooperación no hubiese sido posible construirles 37.5 km de nuevas líneas de Metro y 35 nuevas estaciones.

Quede para el lector la certeza de que una Obra Pública de esta envergadura puede hacerse con toda seguridad, dentro y fuera de los túneles, para los operarios y para los habitantes de la ciudad. Que puede hacerse en los plazos previstos en los correspondientes Contratos, sin retrasos apreciables ni enormes extracostos y que puede hacerse además sin molestias apreciables para la ciudad. Especialmente que puede hacerse en una ciudad de más de 500 años de edad, con el subsuelo lleno de conducciones, algunas de siglos de antigüedad y no reflejadas en ningún plano o archivo por ello mismo. Ahora han sido adecuadamente identificadas.

Finalmente, sepa el lector que si un enorme túnel de 9.5 metros de diámetro en suelos blandos y en ciudad, en las condiciones expuestas, puede construirse a razón de hasta 500 ó 600 metros al mes, atravesando estaciones, controlando la superficie, y con máquinas que tienen que parar tras cada avance de excavación, un túnel en roca en la montaña puede hacerse sin ningún problema a razón de más de 1.000 metros al mes. Las máquinas de roca no paran en cada ciclo de excavación, ya que obtienen el empuje apoyando contra la roca exterior por medio de unos gatos especiales, y sólo empujan contra el revestimiento, como en Madrid, al encontrar zonas débiles o fallas en el macizo rocoso. Las máquinas del lado inglés del Canal de la Mancha (del tipo abierto, las del lado francés eran tipo EPB) llegaron hasta 1.911 metros al mes (túnel sur, lado Inglés, Marzo 1991), y el avance medio fue de 775 metros / mes. En el lado francés, con tuneladoras EPB fue de 689 metros / mes. Tenga en cuenta el lector que el diámetro de estas máquinas de la Mancha era de 8.36 metros frente a los 9.40 metros de Madrid.

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Todo esto quiere decir que, frente a los necesarios grandes túneles de base que hay que construir en España para actualizar nuestra vieja red de ferrocarriles que tiene siglo y medio (túnel de Guadarrama en el acceso Norte, 32 km; túnel de Padornelo en el acceso a Coruña y Vigo, 16 km, túnel de Pajares en al acceso a Oviedo y Gijón, 33 km, túnel de la Bárcena, en el acceso a Santander, de 20 km, los túneles del Alcoy-Alicante, los de los nuevos accesos a Andalucía Este, etc), puede tenerse la tranquilidad de que los plazos y los rendimientos que se obtienen hoy día son excelentes. Por ejemplo, el túnel de Guadarrama, con 32 km y atacando cada tubo por ambas bocas, debe planificarse y puede construirse en menos de 18 meses, dando un plazo adicional para el paso de las eventuales zonas blandas, que no parecen ser muy grandes.

DATOS DE LOS TÚNELES DE LA AMPLIACIÓN DE METRO DE LA COMUNIDAD

AL 16 DE NOVIEMBRE DE 1998

La Chata, Mitsubishi Línea 4 ( 9.4 m)COMIENZO TÚNEL 26-may-97FIN TÚNEL 09-may-98METROS PERFORADOS 3.608DIAS CALENDARIO 348

ESTACIONES ATRAVESADAS:4 : CANILLAS, MAR DE CRISTAL, SAN LORENZO, PARQUE SANTA MARÍA

DIAS EN PASO DE ESTACIONES 48DIAS CALENDARIO EN TUNEL 300METROS/DIA CALENDARIO 10.4METROS / DIA (TÚNEL) 12.0DIAS REALES DE TRABAJO EN TUNEL

229

METROS / DIA DE TRABAJO 15.8AVANCES MAXIMOSMETROS / 1 DIA 37.5METROS / 7 DIAS 223.5METROS / 31 DIAS 558.0

Adelantada. Mitsubishi Línea 7 ( 9.4 m)COMIENZO TÚNEL 26-abr-97FIN TÚNEL 09-mar-98METROS PERFORADOS 3.234DIAS CALENDARIO 317

ESTACIONES ATRAVESADAS:4 : LACOMA, ILUSTRACIÓN, PEÑAGRANDE, ANTONIO MACHADO

DIAS EN PASO DE ESTACIONES 19DIAS CALENDARIO EN TUNEL 298

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METROS/DIA CALENDARIO 10.2METROS / DIA (PERFORANDO TÚNEL)

10.9

DIAS REALES DE TRABAJO EN TUNEL

219


Almudena, Herrenknecht Línea 9 ( 9.4 m)COMIENZO TÚNEL 24-jun-97FIN TÚNEL 13-ago-98METROS PERFORADOS 3.356DIAS CALENDARIO 415

ESTACIONES ATRAVESADAS:4 : PUERTA DE ARGANDA, SAN CIPRIANO, VICÁLVARO, VALDEBERNARDO

DIAS EN PASO DE ESTACIONES 61DIAS CALENDARIO EN TUNEL 354METROS/DIA CALENDARIO 8.1METROS / DIA (PERFORANDO TÚNEL)

9.48


281


Paloma, Herrenknecht Línea 7 ( 9.4 m)COMIENZO TÚNEL 30-ago-97FIN TÚNEL 15-sep-98METROS PERFORADOS 3.443DIAS CALENDARIO 381ESTACIONES ATRAVESADAS: 2 : FRANCOS RODRÍGUEZ, GUZMÁN EL BUENODIAS EN PASO DE ESTACIONES 47DIAS CALENDARIO EN TUNEL 334METROS/DIA CALENDARIO 9.0METROS / DIA (PERFORANDO TÚNEL)

10.3


272


Cibeles, LOVAT Línea 8 a Feriales ( 7.4 m)COMIENZO TÚNEL 24-jul-97FIN TÚNEL 3-dic-97METROS PERFORADOS 2.108

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DIAS CALENDARIO 132ESTACIONES ATRAVESADAS: 0METROS / DIA (PERFORANDO TÚNEL)

16.0


83


Puerta del Sol, Herrenknecht Línea 8 a Feriales ( 6.5 m)COMIENZO TÚNEL 25-ago-97FIN TÚNEL 10-mar-98METROS PERFORADOS 1.958DIAS CALENDARIO 197ESTACIONES ATRAVESADAS: 0METROS / DIA (PERFORANDO TÚNEL)

9.9


141


Segundo Trabajo de "Adelantada". Mitsubishi Línea 8 ( 9.4 m)FERIALES - AEROPUERTOCOMIENZO TÚNEL 17-jul-98Al 10-nov-98METROS PERFORADOS 1.592DIAS CALENDARIO 116ESTACIONES ATRAVESADAS: 0METROS/DIA CALENDARIO 13.7DIAS REALES DE TRABAJO EN TUNEL

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CONCLUSIONES 1. De acuerdo a estadísticas, se observa que la aplicación de

minadores continuos para la excavación de rocas en minería y construcción civil, es cada vez más predominante, respecto a la perforación y voladura, que tiene una secuela de efectos ne-gativas producidos por las voladuras. G

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2. Los minadores continuos para labores subterráneas que ha tenido mayor desarrollo y aplicación, son las máquinas tuneleras tipo TBM, con actual aplicación en distintas partes del mundo, incluyendo nuestro país en el proyecto trasvase Olmos (Lambayeque), donde el túnel de 14 km se está excavando con una TBM de viga principal (mean beam TBM) de 5,33 m de diámetro, alcanzando récords de 60 m/día de avance

http://www.cybertesis.edu.pe/sisbib/2010/giraldo_pe/pdf/giraldo_pe.pdf

http://www.robbinstbm.com/case-study/olmos/

http://translate.google.com.pe/translate?hl=es&sl=en&u=http://www.robbinstbm.com/&ei=LUfvTPWEJsSqlAf0ptzADA&sa=X&oi=translate&ct=result&resnum=1&ved=0CB0Q7gEwAA&prev=/search%3Fq%3DRobbins%2B(USA)%2Btbm%26hl%3Des%26biw%3D1338%26bih%3D532%26rlz%3D1R2ADFA_esPE373

http://www.geologia-cip.org/web/images/stories/indiceexcavabilidad.pdf?token=6dc9ac10a693d5e9c9fadce4d526dae7ed2ba03c|1290754562#PDFP

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http://www.geologia-cip.org/web/images/stories/indiceexcavabilidad.pdf?token=6dc9ac10a693d5e9c9fadce4d526dae7ed2ba03c%7C1290754562#PDFP




http://www.robbinstbm.com/case-study/olmos/

http://www.cybertesis.edu.pe/sisbib/2010/giraldo_pe/pdf/giraldo_pe.pdf


ANEXOS GES

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1.1 MAPA GEOTECNICO DE LIMA

ZONA 1 Es el mejor suelo . Esta zona está conformada por afloramientos rocosos . Se puede construir con tranquilidad ZONA 2

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Terreno conformado por estrato superficial de suelos granulares finos y arcillosos. El grado de amplificación sísmica es leve. ZONA 3 Conformada en su mayoría por depósitos de suelos finos y arenas de gran espesor. Todavía se puede construir. ZONA 4 Aquí se recomienda no construir. Zona conformada por depósitos marinos y suelos pantanosos. ZONA 5 Esta es una zona crítica. Constituida por depósitos de rellenos sueltos de desmontes. La amplificación sísmica es grave.

ANEXO 2 PROYECTO MADRILEÑO

Rendimiento de las tuneladoras EPB

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El rendimiento considerado para las EPB de la ampliación fue de 400 metros al mes de túnel terminado. En el gráfico adjunto (Figura 1) pueden verse los rendimientos reales, que se acercan mucho al previsto.

En general las especificaciones exigidas al fabricante, como en el caso de las 4 tuneladoras grandes de la ampliación del Metro de Madrid, fijan unos tiempos de 20 minutos para excavación y 20 minutos para la colocación del anillo. La velocidad de avance de los gatos principales es como máximo de 8 centímetros por minuto en posición de excavación. Esta velocidad, para los 150 centímetros de longitud de anillo, da 18 minutos y 45 segundos. Estos 20 minutos a su vez dan 40 minutos por anillo, y si no hubiera pérdidas podrían hacerse 12 avances en los 480 minutos de un turno.

Llevado al extremo de capacidad teórica, en un día de tres turnos, con 20 horas útiles (dejando 4 horas para pequeños mantenimientos diversos) podrían hacerse 30 anillos o avances. Con 6 días por semana y 4.3 semanas por mes

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se obtendrían en teoría 770 avances al mes. Siendo 1.5 metros la longitud de cada avance, supone 1.155 metros/mes. Aunque esto pueda parecer exagerado, se han obtenido rendimientos de este orden de magnitud en varias ocasiones. Los 1.000 metros mes han sido superados, por ejemplo, en el túnel del trasvase Guadiaro-Majaceite por FCC y Dragados en los meses siguientes:

Abril 96 1.064 m

Agosto 96 1.276 m

Septiembre 96 1.131 m

Noviembre 96 1.335 m

Diciembre 96 1.008 m

Enero 97 1.100 m

Bien es verdad que esta máquina, por sus especiales características, no paraba la excavación durante la colocación del revestimiento. Tras terminar este túnel, la tuneladora "Isabel" pasó a otro túnel en Ecuador, cerca de la presa de Daule, donde ha llegado a los 1.650 metros / mes. Ahora está pasando a Sudáfrica a seguir batiendo récords, entendemos.

Los rendimientos medios de las tuneladoras inglesas (abiertas) y la francesa Mar Tren N del Canal de la Mancha fueron los siguientes:

TUNEL FABRICANTE DIAM Long.Km COMIENZO FIN Metros/Mes

UK Mar Tren N

Robbins-Markham

8,50 18,0 15-feb-8901-

may-91

671

UK Mar Tren S

Robbins-Markham

8,50 19,0 15-mar-8908-jun-

91699

UK Tierra Tren N

Howden 8,84 10,0 02-jun-8911-

sep-90

644

UK Tierra Tren S

Howden 8,84 27-nov-8920-

nov-90

UK Mar Servicio

Howden 5,38 25,0 01-dic-87

UK Tierra Servicio

Howden 5,76 8,1 20-sep-8820-

nov-89

570

FR Mar Kawasaki 8,50 20,0 ene-89 may- 706 GES

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Tren N 91

En definitiva, se tomó como rendimiento de los equipos EPB a considerar para la ampliación del Metro de Madrid, 400 metros de túnel al mes. Sobre los 1.155 metros teóricos este rendimiento supone un factor de seguridad de casi 3. Esto no quiere decir que se es demasiado pesimista. La realidad es que, aún con un ciclo de anillo corto, parecido al especificado, la utilización del equipo es sólo un porcentaje del disponible, debido bien a averías del mismo o bien a problemas logísticos, con los trenes de tierras o con los trenes de dovelas. En el cuadro siguiente se resumen, entre otros datos, las paradas por logística de las tuneladoras Mar Tren N del Canal de la Mancha, lados inglés y francés. Puede verse que los ciclos de la EPB francesa llegan a los 40 minutos de la especificación, y que la abierta inglesa incluso lo reduce a un 70% (27 minutos sobre los 40 pedidos), pero que las paradas por logística llegan a ser un tercio del tiempo total. Entendemos que 400 m/mes en túnel es un rendimiento medio para las EPB de Madrid.

UTILIZACION DE LA MAQUINA

Oct-Dic 89

Ene-Mar 90

Abr-Jun 90

Jul-Sep 90

Oct-Dic 90

Ene-Abr 91UK Marine Running

Tunnel N

Utilización TBM, % 53,70 58,50 57,35 63,42 60,40


12,50 15,30 28,80 21,18 28,10

Trenes /h uso TBM 1,20 1,44 1,37 1,96 2,25

Ciclo Minutos/anillo 51,20 43,30 52,45 33,60 27,00

Avance neto m/h 1,80 2,15 2,05 2,94 3,37

FRANCIA Marine Running Tunnel N

Utilización TBM, % 44,10 46,10 52,20 53,60 53,80 57,00


30,20 32,50 23,60 19,40 24,40 24,10

Trenes /h uso TBM 1,20 1,39 1,42 1,39 1,56 1,54

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Ciclo Minutos/anillo 51,30 32,30 43,90 41,10 38,80 39,30

Avance neto m/h 1,89 2,22 2,26 2,22 2,49 2,46

Se tomaron 3 semanas para el cruce de cada una de las estaciones, de 115 metros de longitud, y que la tuneladora cruza arrastrada o empujada por sus propios gatos sobre una cuna especial que queda finalmente embebida en la solera de la estación. Los tiempos que se ha tardado en cruzar las estaciones han sido en general menores de estas 3 semanas.

Rendimiento de la solución a cielo abierto (Pantallas)

La profundidad media de las pantallas a construir es de 25 metros. Esto quiere decir que un equipo corriente de pantalladora de cuchara y grúa de apoyo puede hacer un panel de 2.50 m de largo en un turno, independientemente de su espesor.

En los estudios previos se desechó, por su excesivo e injustificado precio, la utilización de los equipos rotativos tipo hidrofresa, decisión que se ha visto confirmada durante la ejecución de los trabajos. Los equipos hidrofresa hubiesen podido hacer más de 100.000 m3 de pantalla (de los 500.000 m3 totales de la ampliación) si su precio hubiese sido razonable, pero las exigencias de los poseedores de los mismos nos han llevado a desecharlos para la ampliación de Metro. Es de suponer que a la vista de esa pérdida de mercado los verdaderos propietarios, accionistas o máximos responsables de estos equipos en Alemania y otros países tomen las medidas oportunas para no seguir perdiendo mercado que por otras características de los equipos (como verticalidad y rapidez) podrían ganar fácilmente.

El rendimiento tomado para las pantallas ha sido por tanto de un panel por equipo y día.

3.- COMPORTAMIENTO DE LAS TUNELADORAS DE MADRID

En Junio de 1998, casi terminándose los 37.5 km. de túneles de la Ampliación, puede resumirse en comportamiento de los equipos EPB recordando que ha habido 6 tuneladoras EPB (es decir, de presión de tierras) trabajando en la Ampliación: 4 Tuneladoras para túnel de 2 vías, fabricadas expresamente para la Comunidad de Madrid, con las especificaciones técnicas exigidas por la Comunidad:

"La Adelantada", diámetro 9.50 m, marca Mitsubishi, fabricada bajo licencia en Francia. Parte se construyó en la Comunidad de Madrid, en Coslada. Terminó la Línea 7, tramo Pitis – Valdezarza y actualmente está comenzando el tramo Recintos Feriales – Aeropuerto.

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"La Chata", gemela de la anterior, diámetro 9.50 m. Ha terminado los trabajos en Línea 4 el 12 de mayo de 1998 y pasa al mismo tramo del Aeropuerto, atacando desde el otro extremo.

"Almudena", diámetro 9.50 m, marca Herrenknecht, fabricada en Alemania. Trabaja en Línea 9. Le quedan 437 anillos.

"Paloma", gemela de la anterior, diámetro 9.50 m. Trabaja en Línea 7, tramo Valdezarza - Canal. Le quedan 780 anillos.

2 Tuneladoras para túnel de 1 vía, existentes en España y utilizadas en la Ampliación de Metro para reducir costes y plazos:

"La Cibeles", diámetro 7.4 m, marca Lovat, fabricada en Canadá. Trabaja en Línea 8, tramo Mar de Cristal – Campo de las Naciones, túnel Norte.

"Puerta del Sol", diámetro 6.6 m, marca Herrenknecht, fabricada en Canadá. Trabaja en Línea 8, tramo Mar de Cristal – Campo de las Naciones, túnel Sur.

Debe decirse antes de nada que estas 6 tuneladoras de presión de tierras utilizadas han tenido problemas en sus comienzos, problemas de diseño y problemas de funcionamiento, pero debe decirse también que las 6 tuneladoras han superado esos problemas y han terminado con éxito sus trabajos en el plazo disponible o superándolo ligeramente. La superación de los problemas se ha debido fundamentalmente al trabajo de los técnicos de las empresas constructoras propietarias de las máquinas, y en poco porcentaje a la ayuda de los propios fabricantes.

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En la figura 1 pueden verse los diagramas de avance comparados de las tuneladoras. En el eje de abscisas aparecen los días calendario desde que cada tuneladora ha colocado su primer anillo en tierras, es decir, una vez que ha comenzado a excavar en túnel y ha colocado todos los anillos de fuera del mismo que transmiten el empuje a la estructura de empuje. Como la distancia entre el frente de ataque, la cabeza, y el anillo recién colocado es del orden de los 8 metros en todas las máquinas, quiere decir esta representación que el primer anillo que aparece en el gráfico es realmente el 5º ó 6º realmente colocado. En ordenadas aparecen los metros de túnel construídos.

De estos diagramas comparados de avance se deducen varias conclusiones importantes.

1.- El diagrama de avance metros-días de una tuneladora es una curva que puede asimilarse a una parábola de eje vertical y vértice en el origen para las primeras semanas de funcionamiento, que llamaremos parábola o curva de

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aprendizaje y una recta para el resto del período de trabajos, cuando el equipo ha llegado a obtener su velocidad de crucero o rendimiento sostenible.

2.- La parábola de aprendizaje puede representarse por la ecuación

donde

y = metros construídos

d = días calendario, teniendo en cuenta todos los condicionantes (estaciones, averías, descarriles, etc.)

a = constante que define el funcionamiento de máquina y equipo

a = 0.15 (excelente)

a = 0.02 (malo)

La EPB LOVAT de línea 10 que posteriormente ha construído el túnel norte de línea 8 (Recintos Feriales - Mar de Cristal) ha tenido un a= 0.1. Con este valor ha batido un récord mundial para su diámetro (7.40 m) en línea 8, construyendo 1938 metros de túnel en 115 días hasta llegar al telescopio de entrada en la estación (a=0.15). Al continuar posteriormente con el tunelillo de maniobras entre líneas 4 y 8 ha construído en total 2100 metros en 134 días calendario (a=0.12). Las tuneladora Mitsubishi de línea 7 Tramo Arroyofresno - Valdezarza ha construído su túnel de 3113 metros en 304 días calendario (a = 0,034). Las tuneladoras que más problemas de arranque han tenido, las Herrenknecht 9.40 metros de línea 7 (Valdezarza - Islas Filipinas) y línea 9 (Pavones - Puerta de Arganda) han construido sus túneles de 1035 metros en 185 días (a=0.03, línea 7) y 1533 metros en 259 días (a = 0.022, línea 9).

2.- La experiencia de un equipo humano con una máquina determinada es básica para mejorar los rendimientos, consecuencia nada nueva por otra parte pero que no es suficiente para justificar un buen rendimiento. El día 134 de trabajo, la máquina LOVAT 7.40 m "Cibeles" en línea 8 había construído 2100 metros, como hemos dicho. Ese mismo día de trabajo la HERRENKNECHT 6.52 "Puerta del Sol" en línea 8 había construído sólo 1077 metros (es decir, el 51%), la HERRENKNECHT 9.40 "Almudena" en línea 9 había construído 716 metros (el 34%), la HERRENKNECHT 9.40 "Paloma" en línea 7 había construído 430 metros (el 20%), la MITSUBISHI 9.40 m "Adelantada" en línea 7 había construído 700 metros (el 33%) y la MITSUBISHI 9.40 m "Chata" en línea 4 había construído 885 metros (el 42%). No parece que el diámetro sea un factor determinante en el sentido de que a mayor diámetro menor avance, porque la Cibeles ha construído mucho más deprisa que la "Puerta del Sol" a pesar de tener 1 metro más de diámetro. Tampoco parece que sólo los kilómetros construídos previamente por una máquina y un equipo sean suficientes para garantizar un

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rendimiento, puesto que si la Cibeles había construído antes la línea del Pasillo Verde de Cercanías (2.500 metros de túnel) y la línea 10 de Metro entre Lago y Príncipe Pío (1600 metros), también la "Puerta del Sol" había construído la línea 5 del Metro de Valencia (3000 metros de túnel). Es evidente que hay otros factores que influencian el rendimiento.

4.- TUNELADORAS

EPB HERRENKNECHT 9.4 "PALOMA" LINEA 7 VALDEZARZA a ISLAS FILIPINAS

El pedido de la máquina se firmó entre Cubiertas (posteriormente NECSO) y Herrenknecht el 16 de Julio de 1996. El primer embarque se hizo en Rotterdam 11 meses después, el 16 de Junio de 1997. El primer anillo se construyó en la estructura de empuje de la estación de Valdezarza el día 23 de Agosto de 1997. Desde el pedido al primer anillo transcurrieron 13 meses y una semana.

El coste del equipo, con los trenes e instalaciones, según datos del Contratista principal (UTE Cubiertas - Ferrovial, posteriormente NECSO - Ferrovial), fue el siguiente:

Equipo y backup1.445 Millones Pta

Locomotoras Schoma (3) 50 Tn

43 Mpta / ud

Tandem (3) 24.8 Mpta / ud

Vagonetas Muhlhauser (21) 2.7 Mpta / ud

Mesillas dovelas y mortero (9)

1.8 Mpta / ud

Vagón de personal (1) 1.7 Mpta / ud

Equipo trasero, pórticos, etc

70.5 Mpta

Durante el período de aprendizaje las averías han sido numerosas, más de lo esperado. El día 28 de Enero de 1998 la máquina estaba en el anillo 397 y llevaba 151 días de trabajo, de forma que la media era en ese momento de 2.6 anillos (es decir, con anillos de 1.5 metros, 3.94 metros de longitud) por día de calendario. Rendimiento bajísimo que tenía sumamente preocupados al Contratista y a la Dirección General de Infraestructuras de la Comunidad. Esta máquina era la que se había tenido que situar en las peores condiciones de las 6 para sus trabajos de excavación, ya que hubo de montarse en el interior de la estación de Valdezarza, sumamente profunda, y no era posible la extracción de escombro por rampa. El sistema de extracción de escombros que se diseñó

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consistía en una cinta vertical de 30 metros de altura, de banda y canjilones de goma, de Canadá, que era alimentada por un alimentador de banda metálica situado en el foso de descarga de trenes. Sin embargo, pronto se vio que no podría funcionar adecuadamente, ya que los materiales excavados tenían una alta plasticidad, se pegaban al alimentador y a la banda vertical y el sistema no funcionaba. Se decidió entonces ir a una solución más clásica. Se amplió el foso de descarga de los trenes y se construyó un túnel a través de las paredes de la estación, en el que se encajó la rampa de salida de camiones. De esta forma la extracción de escombros, aún con las dificultades de estar constreñido el sistema dentro de la estación de Valdezarza y a gran profundidad, comenzó a funcionar de forma adecuada. Los trenes de desescombro descargaban en el foso ampliado y allí una retroexcavadora con brazo de longitud adecuada cargaba sobre los camiones, que saliendo por la rampa y el túnel, llevaban las tierras a vertedero. El túnel de extracción se terminó en Enero de 1998, y los avances mensuales han sido los siguientes:

MES ANILLOS METROS

Ago 97 1 1,5

Sep 97 25 37,5

Oct 97 79 118,5

Nov 97 77 115,5

Dic 97 106 159,0

Ene 98 141 211,5

Feb 98 243 364,5

La máquina llegó a la estación de Francos Rodríguez el día 6 de Marzo de 1998, a los 188 días calendario del comienzo. El rendimiento medio en este primer tramo fue de 5.69 metros/día calendario. Salió de esta estación de Francos Rodríguez el día 5 de Abril, de forma que tardó 30 días calendario, aunque el paso propiamente dicho por la estación fue bastante más rápido. Se aprovechó el que en la estación de Valdezarza no había trenes descargando para sacar por ella la tuneladora "La Adelantada" del tramo Pitis – Valdezarza que llegó a Valdezarza el día 10 de Marzo, donde se desmontó para sacarla y fue trasladada al Campo de las Naciones para comenzar el tramo Campo de las Naciones – Aeropuerto.

EPB HERRENKNECHT 9.4 "ALMUDENA" LINEA 9 PAVONES a PUERTA ARGANDA

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El pedido de la máquina se firmó entre la UTE Entrecanales (posteriormente NECSO)- OCP (posteriormente ACS) y Herrenknecht el 7 de Agosto de 1996. El primer embarque se hizo el 14 de Abril de 1997, y la cabeza de corte llegó por un gran avión de transporte Antonov el 30 de Mayo de 1997. El primer anillo se construyó en la estructura de empuje del pozo del fondo de saco al sur de la estación Puerta de Arganda el día 14 de Junio de 1997. Desde el pedido al primer anillo transcurrieron 10 meses y una semana.

El sistema de descarga de escombros es por un foso construido en el fondo de saco al sur de la última estación "Puerta de Arganda". En este punto comienza a su vez la extensión de la Línea 9 a Rivas y Arganda, que no forma parte del presente Contrato, y que se ha estudiado de forma que las interferencias entre ambas obras sean mínimas. Los vagones no son de descarga lateral, sino de vuelco. Un gran pórtico en el foso levanta los vagones llenos, los vuelca en un acopio temporal y allí una pala carga los camiones de transporte a vertedero. El sistema es en principio más lento que el vuelco lateral, pero tiene como ventaja el que los vagones no manchan el túnel con el barro que siempre sale por las rendijas de los de descarga lateral. Este barro ensucia la vía provisional y es causa de numerosos descarriles que reducen los rendimientos diarios.

Las averías de esta máquina han sido similares a la de su gemela de Línea 7. Durante el período de arranque, la curva de aprendizaje, ha habido que ir ajustando y reparando pequeños defectos en todas las instalaciones auxiliares, como en el resto de las máquinas de todas las marcas. Sin embargo, en las dos máquinas Herrenknecht de 9.40 m (y algo similar ha ocurrido también en la tercera 6.52 m de Línea 8) ha aparecido un problema específico e importante: la rotura de los reductores que mueven los piñones de ataque que hacen girar la cabeza. La cabeza de corte gira por medio de una corona dentada situada en la parte interior del rodamiento principal, como es habitual en todas las máquinas de este tipo. En esta corona dentada atacan los 14 piñones de los 14 motores, que en los equipos Herrenknecht son hidráulicos. Pues bien, los rodamientos de estos 14 reductores han ido rompiendo de forma progresiva desde el comienzo de los trabajos, y ha habido que irlos sustituyendo cada vez. En un principio la avería parecía que era producida porque los motores hidráulicos de las cintas transportadoras estaban colgados del mismo circuito hidráulico que los motores principales de giro, y que estos motores de las cintas, de menor calidad aparente, arrojaban pequeñas virutas metálicas al circuito de aceite, residuos que dañaban los reductores de los piñones de los motores de giro. En consecuencia se sustituyeron los motores de las cintas por motores eléctricos, y las averías continuaron. No parece por tanto que esta haya sido la causa, sino que el gran esfuerzo de giro necesario para mover la cabeza en el suelo de Madrid hace que los rodamientos de los reductores sufran esfuerzos superiores a los de diseño. En definitiva, que los 14 motores de giro no son suficientes para el par motor necesario en la cabeza. A este respecto debe decirse que cuando la dirección General de Infraestructuras especificó un par motor de 2.000 mT, tanto el Contratista adjudicatario de las obras como el fabricante del equipo, Dr. Martin Herrenknecht, insistieron en que este par motor era excesivo, y de hecho dimensionaron la cabeza con un par motor inferior. G

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La relación de averías más importantes sufridas por la máquina es también muy larga, y otro motivo muy importante del bajo rendimiento son los descarrilamientos, que ocurren como es natural en todas las máquinas.

Los avances mensuales han sido los siguientes:

MES ANILLOS METROS

Jun 97 9 13,5

Jul 97 113 169,5

Ago 97 122 183,0

Sep 97 177 265,5

Oct 97 87 130,5

Nov 97 145 217,5

Dic 97 58 87,0

Ene 98 100 150,0

Feb 98 194 291,0

La máquina llegó a la estación Puerta de Arganda, tras construir 674 metros de túnel y 449 anillos, el día 7 de Octubre de 1997, a los 112 días calendario del comienzo, con un rendimiento medio a origen de 6 metros /día calendario. La salida de la estación fue el día 27 de Octubre, atravesando la estación por el método habitual, empujándose el propio escudo por medio de las 3 dovelas inferiores situadas sobre la cuna que se había dejado en la solera. La entrada en la estación siguiente, en la Universidad Ramón Carande, tuvo lugar el día 9 de Marzo de 1998, tras haber construido 1.079 anillos y 1.619 metros (630 anillos y 921 metros desde la estación anterior). El rendimiento medio a origen hasta este momento era de 6.1 metros por día calendario, y 10 metros por día de trabajo de la máquina.

EPB MITSUBISHI 9.4 "ADELANTADA" LINEA 7 ARROYOFRESNO a VALDEZARZA

El pedido de la máquina se firmó entre FCC y la empresa NFM, constructora del equipo bajo licencia de Mitsubishi, el 2 de Abril de 1996. El primer embarque se hizo el 2 de Diciembre de 1996, llevando por transporte fluvial y marítimo las piezas al Puerto de Sagunto, donde la última llegada fue el 19 de

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Enero de 1997. Problemas con el transporte terrestre de Sagunto a Madrid hicieron que las piezas llegaran a obra el 14 de Marzo de 1997. El autor de este capítulo no puede resistir la tentación de contar al lector una anécdota. Dos meses de arduas gestiones hicieron falta para tener todos los permisos de transporte, de las Demarcaciones de Carreteras de Valencia y Castilla La Mancha, por los estudios que hubo que hacer sobre la resistencia de las obras de fábrica, porque la pieza más pesada pesaba más de 80 Tn. Se decidió finalmente que en la estructura del km. 61 en Fuentidueña de Tajo la pieza no podía pasar por la estructura de sentido a Valencia, y que sería necesario desviar el tráfico para que pasara por el nuevo viaducto de la otra calzada. El autor, que estaba filmando en vídeo este transporte, no filmó el paso sobre la estructura en cuestión, porque una reunión en Madrid le hizo volver a la oficina. Se enteró el día siguiente que por un error de coordinación entre los distintos organismos y el transportista la pieza pesada pasó por la estructura vieja sin que ocurriera nada. Son las cosas de nuestro país. El primer anillo se construyó en la estructura de empuje de la estación Arroyofresno el día 23 de Abril de 1997. Desde el pedido al primer anillo transcurrieron 12 meses y medio, con dos meses perdidos en el transporte por carretera.

El coste del equipo, con los trenes e instalaciones, según datos del Contratista principal, fue el siguiente:

Equipo NFM1.354 Millones Pta

Backup 382 Millones Pta

Locomotoras y Tandem Schoma 50 Tn (4+4)

357 Millones Pta

Vagonetas Muhlhauser (31) 107 Millones Pta

Pórtico 25 Tn 23.1 Millones Pta

Cintas transportadoras C4-C5-C6 18.3 Millones Pta

Silo mortero 9.2 Millones Pta

Ventilador Korfmann 5.6 Millones Pta

Bomba inyectora 1.2 Millones Pta

Locomotora Schoma CFL 180 18.3 Millones Pta

Ventilador Korfmann 5.6 Millones Pta

Total2.287 Millones Pta

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Otros costes adicionales han sido los siguientes:

Transporte 60 Millones Pta

Seguros 50 Millones Pta

Mejoras y equipos adicionales 81 Millones Pta

Paso de Estaciones

La tuneladora salió de la Estación de Arroyofresno. La siguiente estación, Lacoma, se atravesó en túnel, poniendo anillos, ya que aún no se había terminado de excavar el recinto entre pantallas. La siguiente estación, Avenida de la Ilustración, se atravesó también en túnel. La siguiente, Peñagrande, estaba ya excavada, y se llegó a ella el 27 de Noviembre, a los 1.811 metros y 208 días calendario del comienzo. El paso se hizo, como en todos los pasos de máquina de la actual ampliación, preparando en la solera de la estación la cuna de paso, con forma circular. En la cuna se dejaron embebidos dos perfiles doble T de ala ancha sobre los que iba deslizando el escudo, que avanzaba empujado por sus propios gatos, colocando las 3 dovelas inferiores. El paso de la estación terminó el 16 de Diciembre de 1997, a los 19 días de entrar, sin ninguna incidencia. La siguiente estación, Antonio Machado, que se acababa de cambiar de posición por petición de los vecinos del inmueble sobre la que estaba situada, tampoco estaba excavada, y se pasó en túnel. Finalmente, la máquina salió en el pozo de la estación de Valdezarza entre los días 10 y 20 de Marzo, siendo desmontada para su extracción y transportada al pozo de ataque situado en los recintos Feriales del Campo de las Naciones, donde comenzó el nuevo tramo Feriales – Aeropuerto de Barajas que se había adjudicado a la UTE FCC –Dragados el 24 de Febrero de 1998.

Las fechas de llegada y salida de cada estación fueron las siguientes:

ESTACION DISTANCIA Metros

FECHA ENTRADA

FECHA SALIDA

FORMA DE PASO

ARROYOFRESNO COMIENZO 5 May 97

LACOMA 588 16 Ago 97 26 Sep 97

En túnel, con dovelas

ILUSTRACION 560 26 Oct 97 3 Nov 97 En túnel, con dovelas

PEÑAGRANDE 431 27 Nov 97 16 Dic 97

Arrastre

ANTONIO MACHADO

536 21 Ene 98 28 Ene 98

En túnel, con dovelas

VALDEZARZA 771 10 Mar 98 FIN OBRA

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Rendimientos

El túnel comenzó el 23 de Abril de 1997 y terminó sus 3.231 metros el 9 de Marzo de 1998, a los 310 días de calendario. El avance medio a origen es de 10.42 metros/día calendario. Se colocaron en total 2.154 anillos durante los 216 días de trabajo de la máquina, lo que da un rendimiento medio de 10 anillos por día de trabajo, 15 metros de túnel terminado. El rendimiento, pues, ha sido excelente.

MES ANILLOS METROS

May 97 77 115,5

Jun 97 67 100,5

Jul 97 133 199,5

Ago 97 187 280,5

Sep 97 82 123,0

Oct 97 363 544,5

Nov 97 300 450,0

Dic 97 148 222,0

Ene 98 343 514,5

Feb 98 354 531,0

Mar 98 102 153,0

TOTAL 2.155 3.233,0

Desgastes

El suelo de Madrid, por ser de origen granítico, es sumamente abrasivo. Los desgastes han sido grandes. Los elementos cortadores de la cabeza de esta máquina son 265 en total, 152 cuchillas y 113 picas, de las que 25 sustituyen a los 25 cortadores de disco cuando éstos no están instalados. Son los siguientes:

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128 Cuchillas de corte normales (C3), situadas en los radios y semirradios de la cabeza, junto a las aberturas de entrada, y que son las básicas para la excavación.

16 Cuchillas de corte de gálibo (C1), situadas en los extremos de los radios y semirradios de la cabeza, y que son las básicas para la excavación perimetral y que el escudo pueda avanzar.

8 Cuchillas de corte largas (C2), situadas en los puntos medios de los radios de la cabeza, y que deberían haber sido situadas más abajo, ya que la zona en que los semirradios acaban es una gran longitud sin dientes de corte donde se han producido graves desgastes.

26 Picas de corte (P1) situadas en el pinocho o parte central de la cabeza.

25 Picas de corte (P2) situadas en los alojamientos de los cortadores de discos cuando éstos no están instalados.

62 Picas de corte (P3) situadas en la parte central de los radios y semirradios de la cabeza.

Los desgastes han hecho necesario realizar 344 cambios de los C1, 120 de los C2 y 1203 de los dientes C3. En 1514 anillos (2271 metros), ha habido que cambiar 1923 elementos de corte, fundamentalmente las cuchillas tipo C3, que son las más abundantes y que más trabajan, y de las que ha habido que cambiar 1.203 uds. Los cambios necesarios han dado los desgastes medios siguientes:

Cuchillas de corte de gálibo (C1) 0,15 uds /ml de túnel Cuchillas de corte largas (C2) 0,053 uds/ml de túnel Cuchillas de corte normales (C3) 0,53 uds/ml de túnel Picas de corte (P1) 0,0211 uds /ml de túnel Picas de corte (P2) 0,0511 uds/ml de túnel Picas de corte (P3) 0,04 uds/ml de túnel

Los tiempos de excavación de los 2153 anillos han variado desde 25 a 175 minutos, con una media de 35,6 minutos y una moda de 30 minutos. La desviación típica es de 14.2 minutos.

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En la figura 2 se observa perfectamente cómo el tiempo de excavación va disminuyendo conforme va aumentando el número de anillos construídos, al ir avanzando la curva de aprendizaje del equipo. El histograma de los tiempos de excavación es el dado en la figura 3.

El tiempo de colocación del anillo de dovelas varía de 10 a 245 minutos, con una media de 33,5 minutos, una moda de 25 minutos y una desviación típica de 20.5 minutos. El gráfico de tiempos de colocación de cada anillo es el de la figura 4.

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http://www.madrid.org/metro/tecnologia/tuneladoras.htm#figura_4




El tiempo de colocación de dovelas también va disminuyendo al ir aumentando el número de anillos construidos, hasta llegar a un valor cercano a los 25 minutos. El tiempo especificado para el equipo era de 21 minutos. El histograma de los tiempos de colocación de los anillos de revestimiento es el que aparece en la figura 5.

EPB MITSUBISHI 9.4 "LA CHATA" LINEA 4 ESPERANZA a MAR DE CRISTAL

El pedido de la máquina se firmó entre Dragados y la empresa NFM, constructora del equipo bajo licencia de Mitsubishi, el 1 de Abril de 1996. El primer embarque se hizo el 27 de Enero de 1997, llevando por transporte fluvial y marítimo las piezas desde Chalon al Puerto de Sagunto, donde el primer

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embarque llegó el 2 de Febrero de 1997 y el segundo embarque, que salió el 1 de Febrero de 1997, llegó el 5 de Febrero de 1997. El transporte por carretera se hizo durante el período del 25 de Febrero al 26 de Marzo de 1997, y la última pieza llegó a la obra el 3 de Abril de 1997. El primer anillo se construyó en la estructura de empuje del pozo del fondo de saco de Esperanza el día 27 de Mayo de 1997, y desde el pedido al primer anillo transcurrieron 13 meses, con un mes perdido sin justificación en el transporte por carretera.

La instalación de la máquina, extracción de escombros y alimentación de dovelas, mortero de inyección y otros suministros, ha sido una de las más difíciles de la ampliación, por el pequeño espacio disponible en el fondo de saco de la estación de Esperanza donde se construyó el pozo de ataque. El pozo es sumamente corto, de forma que para poder instalar todo el backup o tren de apoyo de la máquina hubo que ir construyendo los primeros anillos de forma prácticamente manual, hasta que la longitud de túnel fue suficiente para la longitud de todo el backup

Desde el comienzo del túnel, el 27 de Mayo, hasta la llegada a la estación de Canillas el día 15 de Octubre de 1997 transcurrieron 143 días calendario, pero sólo 86 días de trabajo efectivo, ya que se perdieron 57 días (¡) en la parada que se hizo bajo el Liceo Francés para que terminaran las clases antes de que la máquina pasara por debajo y en averías importantes que sufrió la máquina y que se describen en otros párrafos. En este tramo de 1.000 metros y 667 anillos el avance medio fue de 7 metros por día calendario y 11.5 metros de túnel por día de trabajo.

La salida de la estación de Canillas fue muy rápida, el día 28 de Octubre, tardando solamente 13 días en atravesarla. Desde este punto hasta la estación Mar de Cristal, con 369 anillos y 554 metros de túnel, la máquina tardó 24 días de calendario. El paso de la estación Mar de Cristal se hizo en 12 días, entrando la máquina el día 5 de Diciembre de 1997 en el telescopio de conexión con la Línea 8 (Mar de Cristal – Recintos Feriales)

Para la construcción de los 1.938 metros de túnel desde el comienzo en el fondo de saco de Esperanza el día 27 de Mayo de 1997 hasta la salida del telescopio de conexión con Línea 8, el día 23 de Diciembre de 1997, transcurrieron 212 días calendario y 126 días de trabajo efectivo. El rendimiento medio por día de calendario ha sido de 9.14 metros, y por día de trabajo de 15.4 metros. Esta máquina ha hecho dos veces (19 de Noviembre y 2 de Diciembre de 1997) un máximo de 25 anillos en 24 horas, lo que es un récord mundial para su diámetro.


MES ANILLOS METROS

May 97 15 22,5

Jun 97 17 25,5

Jul 97 41 61,5 GES

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Ago 97 181 271,5

Sep 97 310 465,0

Oct 97 154 231,0

Nov 97 346 519,0

Dic 97 228 342,0

Ene 98 199 298,5

Feb 98 282 423,0

Las averías del equipo han sido también muy numerosas. Los tiempos de excavación han variado mucho a lo largo de la traza. La máquina ha excavado en cerrado (es decir, con tornillo y cámara a presión, sea alta o baja) del origen hasta el anillo 178 inclusive, del anillo 565 al 667 inclusive y del 1417 al final del tramo. Como puede verse en la figura 6, los tiempos de excavación en abierto son mucho menores que en cerrado.

Los tiempos de colocación de anillo son los que se indican en la figura 7. Puede verse cómo ha ido reduciéndose desde los 60 a 80 minutos que se tardaba al comenzar a trabajar con la máquina hasta los 20 a 25 minutos al final del túnel, tiempo que coincide sensiblemente con los 21 minutos especificados al encargar la máquina.

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Pase de estaciones

Las fechas de pase de las dos estaciones son las siguientes:

ESTACION DISTANCIA Metros

FECHA ENTRADA

FECHA SALIDA

FORMA DE PASO

POZO DE ESPERANZA

COMIENZO 26 May 97

CANILLAS 1005 14 Oct 97 28 Oct 97 Arrastre

MAR DE CRISTAL 555 19 Nov 97 FIN TRAMO 1

En el anillo 18, al llegar bajo el Liceo Francés el día 1 de Junio de 1997, se paralizaron los trabajos durante 27 días, hasta el 28 de Junio en que recomenzaron. Se decidió esta parada por el mal estado de uno de los pequeños edificios del Liceo,

La máquina terminó su túnel el 12 de Mayo, y pasa al tramo Recintos Feriales – Aeropuerto de Barajas, atacando desde el extremo contrario a donde ha comenzado la "Adelantada".

EPB HERRENKNECHT 6.52 "PUERTA DEL SOL" LINEA 8 CAMPO DE LAS NACIONES A MAR DE CRISTAL (TÚNEL SUR)

La máquina, para túnel de una sola vía, era propiedad de la UTE Entrecanales (posteriormente NECSO)- OCP (posteriormente ACS). Se pidió a Herrenknecht en Mayo de 1993, y embarcó para Valencia en Julio de 1994. Construyó la

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línea 5 del Metro de Valencia entre las estaciones de Alameda y Avinguda, que terminó en Mayo de 1997. La máquina se transportó a Madrid y colocó el primer anillo en la estructura de empuje de la estación de Campo de las Naciones el 18 de Agosto de 1997.

Las características son las siguientes:

Modelo : Herrenknecht EPB Diámetro de excavación: 6.52 m Abertura de cabeza 35% Longitud total: 6 m Peso total: 420 t Cilindros articulación: 12 con 900 t Potencia total instalada 1.250 KW Velocidad de giro variable de 0 a 9 rpm Par motor máximo 500 mT hasta 1 rpm Motorreductores : 8 uds Empuje : 24 cilindros en 12 parejas = 4.320 t Carrera : 1.75 m Velocidad máxima de avance 60 mm/min Cintas: 0.8 m x 25 m largo (2 uds) a 1 m/s Radio mínimo : 125 m Tornillo: 70 cm x 7.5 m, velocidad variable hasta 15 rpm reversible

Otros Datos:

Fecha de Pedido: Mayo 1993 (Para línea 5 del Metro de Valencia, tramo Alameda – Avinguda)

Fecha embarque : Julio 1994 Precio, con backup : 910 MPta 5 locomotoras Schoma CFL-180DCL de 24 t 23.5 Mpta/ud 13 vagones Mulhauser 12 m3 + 4 portadovelas + 3 mortero 49.0 Mpta Planta de fabricación de dovelas, 28 moldes, 8 anillos/turno 110 MPta


MES ANILLOS METROS

Ago 97 33 39,6

Sep 97 160 192,0

Oct 97 281 337,2

Nov 97 164 196,8

Dic 97 247 296,4

Ene 98 337 404,4

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Feb 98 279 334,8

EPB LOVAT 7.4 "CIBELES" LINEA 10 LAGO – PRINCIPE PIO (paso bajo el río Manzanares) y LINEA 8 CAMPO DE LAS NACIONES A MAR DE CRISTAL (TÚNEL NORTE)

Sin duda esta máquina ha sido la estrella de la ampliación del Metro en cuanto a su eficacia y rendimiento en los trabajos. Construyó en primer lugar la nueva Línea 10 de Lago a Príncipe Pío, pasando bajo el río Manzanares, y a continuación el túnel Norte del tramo Mar de Cristal – Recintos Feriales de la nueva Línea 8.

Las características son las siguientes:

Modelo : Lovat M-288 SE Diámetro de excavación: 7.38 m (288 pulgadas) Longitud total: 7 m Peso total: 500 t Articulación hasta 1.5º Cilindros: 16 con 170 t Potencia: 6 x 225 KW = 1.350 KW Velocidad y par motor: 559 mT a 230 bar, 2.3 rpm (mínima) 268 mT a 230 bar, 4.8 rpm (máxima) Par de arranque 736 mT a 275 bar Empuje : 25 cilindros de 125 t = 3.000 t a 210 bar Carrera : 1.73 m Cintas: 1.2 m x 15 m largo + 1.2 m x 50 m largo Potencia total conectada: 1.750 KW Tensión 6.000 V primaria, 600 V secundaria, 50 Hz Radio mínimo: 200 m Tornillo: 30" velocidad variable hasta 6.5 rpm reversible

Otros Datos:

Fecha de Pedido: 30 Julio 1992 Plazo fabricación : 9 meses Precio, con backup : 7.5 Millones $USA 1 locotractor Zeplin LoK 14.240 39 Mpta 6 vagones Mulhauser 14 m3 2.2 Mpta/ud 1 vagón mortero 6 Mpta/ud 2 mesillas dovelas 0.8 Mpta/ud

Línea 10 Lago – Príncipe Pío GES

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Tramo 1 569 m

Comienzo de perforación el 10 de enero de 1996. Se perforaron 100 metros en cerrado, con tornillo, con un rendimiento de 9 m/día, y el resto en abierto, con cinta, con un rendimiento de 23.4 m/día. El túnel terminó el 1 de Marzo de 1996.

Tramo 2 721 m

El desmontaje, traslado y nuevo montaje se hizo en 31 días. Comenzó la perforación el 2 de Abril de 1996 y terminó el 21 de Junio de 1996. Se perforaron con tornillo 147 metros, a 14.7 m/día, y el resto con cinta, a 21.9 m/día durante 569 metros y a 7.5 m/día un tramo de 45 metros especialmente malos.

Tramo 3 314 m (todo con tornillo)

El nuevo desmontaje, montaje y traslado se hizo en 46 días, con una extracción especialmente difícil por el pequeño pozo de la Glorieta de San Vicente. Comenzó la perforación el 6 de Agosto de 1996 y terminó el 10 de Septiembre de 1996. (La obra se puso en servicio el 26 de Diciembre de 1996). El rendimiento medio fue de 13.4 m/día.

La longitud total de 1604 m se perforó a una media de 16 m/día

Línea 8 Mar de Cristal – Campo de las Naciones (Túnel Norte)

La máquina se montó en los recintos Feriales y colocó el primer anillo en la estructura de empuje de esa estación el 22 de Julio de 1997.


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MES ANILLOS METROS

Jul 97 20 24,0

Ago 97 310 372,0

Sep 97 536 643,2

Oct 97 591 709,2

Nov 97 268 321,6

Dic 97 25 30,0

Esta máquina tiene el récord de longitud construida en un mes en la Ampliación de Metro de Madrid, con 709,2 metros en Octubre de 1997. Además tiene el récord mundial del tramo para ese diámetro, con 1.938 metros de túnel construidos en 115 días calendario (a 17 m/día calendario) y 73 días de trabajo, a 26.5 m/día de trabajo.

Comentarios sobre las tuneladoras EPB

Las 4 tuneladoras grandes (9.50 m de diámetro de corte) construyen túnel de doble vía, y en la Consejería de Obras Públicas se especificó para su aceptación un empuje total de 10.000 toneladas, mientras que lo habitual en el resto de los países para estos diámetros de máquinas era de 6.000 tn. Se fijó ese empuje para poder absorber empujes del terreno superiores al llamado "empuje al reposo" e incluso poder llegar a vencer el denominado "empuje pasivo" a determinadas profundidades.

El par motor de desbloqueo, es decir, la "fuerza" de giro de la cabeza de corte, que es el otro parámetro esencial de las tuneladoras, se fijó en 2.000 metros/Tonelada, mientras que lo habitual para este diámetro era como máximo de 1.600 mT.

Se especificó también que la máquina dispusiera de tornillo sinfín y de cinta transportadora, de forma que pudiera trabajar de dos formas:

o Si el terreno es muy malo, empuja mucho o hay mucho agua, se trabajará en modo cerrado, sacando el suelo de la cámara de excavación por medio del tornillo sinfín. De esta forma queda totalmente impedido el que el suelo del frente del túnel pueda empujar, entrar en la máquina y formarse cavernas o hundimientos en superficie.

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o Si el terreno es bueno y no empuja se trabajará en modo abierto, sacando los materiales excavados de la cámara por medio de la cinta transportadora.

Se especificó también que pudiera pasarse de modo cerrado a abierto o viceversa en un turno de trabajo, es decir, en 8 horas.

Los tiempos de excavación especificados fueron los correspondientes a unos avances de 3 cm/minuto en cerrado y hasta 8 cm/minuto en abierto. Como los anillos a colocar son de 1.5 metros (150 cm), esto quiere decir que en la excavación debe tardarse en el caso óptimo 19 minutos. Los tiempos de colocación del anillo de dovelas se fijaron en 21 minutos.

Un avance completo, por tanto, puede hacerse en 19 min. avance excavación + 21 min. colocación anillo = 40 minutos, lo que en 24 horas daría un máximo teórico de 36 anillos. Esto en la práctica nunca se calcula así, porque se trabaja con horas de 50 min. y con días de 20 horas (reservando 4 para mantenimiento), con lo que el máximo teórico es de 25 anillos. Esto ya se ha conseguido en nuestra ampliación de Metro, lo que probablemente es récord mundial para este diámetro y para tuneladoras de suelo (no de roca, que son más rápidas).

Asientos y subsidencias

Las zonas de Madrid en que estamos trabajando están cubiertas de sensores, clavos y elementos de medida y auscultación. Se han dispuesto más de 6.000 puntos de control de todo tipo. El proceso de todos estos datos, junto con los datos de las 6 tuneladoras, que envían 64 variables cada minuto al centro de control, más los datos de edificios instrumentados, de anillos instrumentados y de características del terreno, se almacenan y procesan en una base de datos. Se ha elegido una sencilla y comercial, manejada por un programa específico, Todos los datos y medidas se pondrán en su momento a disposición de los técnicos interesados.

RENDIMIENTOS DE LAS TUNELADORAS DE LA AMPLIACIÓN DEL METRO DE LA COMUNIDAD DE MADRID

A punto ya de terminar los primeros 32 km. de túneles de la Ampliación del Metro de la Comunidad de Madrid, se resumen en esta página los rendimientos de 3 de las 4 tuneladoras de gran diámetro que al 31 de Agosto de 1998 ya han terminado sus trabajos. La cuarta, "Paloma", en Línea 7 tramo Valdezarza – Islas Filipinas, está a falta de 200 anillos (es decir, 300 metros) para entrar en la estación terminal, Islas Filipinas, y terminar su trabajo, con fecha prevista el 21 de Septiembre de 1998. Los datos correspondientes se incluirán en esta página en ese momento. G

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Puede verse que los rendimientos medios por día de calendario han sido de 10.4 metros (La Chata, Línea 4), 10.2 metros (La Adelantada, Línea 7 tramo Arroyofresno - Valdezarza) y 8.1 metros (Almudena, Línea 9). Estos rendimientos medios son altísimos, ya que en todo momento se ha estado trabajando en zona urbana densamente poblada, y se ha dado, como es natural, máxima prioridad al control de subsidencias y a evitar el más mínimo daño a los edificios y estructuras de superficie. Todos los túneles han sido dotados de sistemas sumamente sofisticados de compensación de asientos, en general a base de inyecciones de compensación. La instrumentación y los sistemas de seguridad y control se describen en otro apartado de estas páginas web, y constituyen un sistema único y pionero en grandes proyectos de excavaciones subterráneas de este tipo, según confirman técnicos de otros países europeos que lo han solicitado ya a la Consejería de Obras Públicas de la Comunidad de Madrid.

Pese a estos sistemas y controles de seguridad, que naturalmente obligan a una velocidad de excavación lenta y controlada como se ha llevado, los avances obtenidos suponen para las tres obras citadas unos récords mundiales de los que el Dr. Martín Herrenknecht, fabricante de "Paloma" y "Almudena" ya ha enviado confirmación, y estamos a la espera de recibir la correspondiente del fabricante Mitsubishi de "La Chata" y "Adelantada".

Deben reseñarse especialmente los récords de avance en 31 días, obtenidos por "Paloma", 617 metros en curva de 250 metros de radio; por "Adelantada", 609 metros en recta, y por "Almudena", 582 metros en curva de radio 275 metros.

Recuerde el lector además que estas tuneladoras, diseñadas y especificadas en todos sus detalles para el terreno de Madrid, son las más potentes del mundo en su diámetro (9.40 metros), con un empuje total de 10.000 toneladas y un par motor de 2.000 mt. Este diámetro es un metro superior al de las 4 grandes que construyeron el túnel del Canal de la Mancha. Por ser tuneladoras de "suelos blandos", con tecnología de "presión equilibrada de tierras (EPB, Earth Pressure Balance)", el empuje necesario para la excavación sólo puede obtenerse empujando contra el anillo de revestimiento que se acaba de colocar en cada momento. No puede la máquina apoyarse contra el terreno por la poca resistencia de éste. Ello quiere decir que en las 4 tuneladoras de Madrid, como en todas las EPB, el ciclo de avance consta de dos partes: la excavación de 1.5 metros de longitud, que dura aproximadamente 30 minutos, y a continuación se para la excavación y se coloca el correspondiente anillo, operación que consume unos 25 a 30 minutos (véanse los tiempos en las

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correspondientes páginas). Terminado de colocar el anillo, los grandes gatos de empuje vuelven a presionar contra éste último anillo y comienza un nuevo ciclo de excavación.

El máximo número de anillos colocados en 24 horas en la Ampliación del Metro de Madrid ha sido de 25. Este es otro récord mundial para este diámetro de tuneladoras (los récords se relacionan con el diámetro de la máquina ya que, naturalmente, las máquinas más pequeñas tardan menos en excavar y colocar anillo), y ha sido obtenido por "La Chata", en Línea 4, el día 2 de Diciembre de 1997. Observe el lector que construir 25 anillos en 24 horas supone superar incluso las más optimistas especificaciones de la máquina dadas por el fabricante en cuanto a tiempos de excavación y de colocación del anillo de revestimiento.

El excavar los 617 metros al mes de "Paloma" (Línea 7, del 31 de Julio al 31 de Agosto de 1998), o los 609 metros de Adelantada (Línea 7, del 13 de Enero 98 al 13 de Febrero de 1998) en las condiciones de ir en presión de tierras, con un continuo, exhaustivo y abrumador control de asientos en superficie, así como los 582 metros (Almudena, Línea 9, con el peor terreno, plástico, adherente, encontrado en toda la Ampliación) o los 558 de La Chata en Línea 4 supone también una óptima organización de los trabajos y de toda la intendencia que éstos acarrean, especialmente en cuanto al suministro de las dovelas de hormigón (las 7 piezas que forman cada anillo) y al vertido adecuado de los residuos de excavación en los vertederos autorizados correspondientes, todo ello en una ciudad como Madrid y creando mínimas molestias a los ciudadanos. Vaya aquí, de paso, un nuevo agradecimiento a los ciudadanos de Madrid por su enorme e invaluable cooperación durante las obras que ahora terminan. Sin esta cooperación no hubiese sido posible el construirles 37.5 km. de nuevas líneas de Metro y 35 nuevas estaciones.

Quede para el lector la certeza de que una Obra Pública de esta envergadura puede hacerse con toda seguridad, dentro y fuera de los túneles, para los operarios y para los habitantes de la ciudad. Que puede hacerse en los plazos previstos en los correspondientes Contratos, sin retrasos apreciables ni enormes extracostos y que puede hacerse además sin molestias apreciables para la ciudad. Especialmente que puede hacerse en una ciudad de más de 500 años de edad, con el subsuelo lleno de conducciones, algunas de siglos de antigüedad y no reflejadas en ningún plano o archivo por ello mismo. Ahora han sido adecuadamente identificadas.

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Finalmente, sepa el lector que si un enorme túnel de 9.5 metros de diámetro en suelos blandos y en ciudad, en las condiciones expuestas, puede construirse a razón de hasta 500 ó 600 metros al mes, atravesando estaciones, controlando la superficie, y con máquinas que tienen que parar tras cada avance de excavación, un túnel en roca en la montaña puede hacerse sin ningún problema a razón de más de 1.000 metros al mes. Las máquinas de roca no paran en cada ciclo de excavación, ya que obtienen el empuje apoyando contra la roca exterior por medio de unos gatos especiales, y sólo empujan contra el revestimiento, como en Madrid, al encontrar zonas débiles o fallas en el macizo rocoso. Las máquinas del lado inglés del Canal de la Mancha (del tipo abierto, las del lado francés eran tipo EPB) llegaron hasta 1.911 metros al mes (túnel sur, lado Inglés, Marzo 1991), y el avance medio fue de 775 metros / mes. En el lado francés, con tuneladoras EPB fue de 689 metros / mes. Tenga en cuenta el lector que el diámetro de estas máquinas de la Mancha era de 8.36 metros frente a los 9.40 metros de Madrid y que estas máquinas nunca tuvieron que bajar el ritmo por no haber estaciones intermedias.

Todo esto quiere decir que, frente a los necesarios grandes túneles de base que hay que construir en España para actualizar nuestra vieja red de ferrocarriles que tiene siglo y medio (túnel de Guadarrama en el acceso Norte, 32 km.; túnel de Padornelo en el acceso a Coruña y Vigo, 16 km., túnel de Pajares en al acceso a Oviedo y Gijón, 33 km., túnel de la Bárcena, en el acceso a Santander, de 20 km., los túneles del Alcoy-Alicante, los de los nuevos accesos a Andalucía Este, etc.), puede tenerse la tranquilidad de que los plazos y los rendimientos que se obtienen hoy día son excelentes. Por ejemplo, el túnel de Guadarrama, con 32 km. y atacando cada tubo por ambas bocas, debe planificarse y puede construirse en menos de 18 meses, dando un plazo adicional para el paso de las eventuales zonas blandas, que no parecen ser muy grandes.

La Chata, Mitsubishi Línea 4

COMIENZO TÚNEL 26-may-97

FIN TÚNEL 09-may-98

METROS PERFORADOS 3.608

DIAS CALENDARIO 348

ESTACIONES ATRAVESADAS: 4 : CANILLAS, MAR DE CRISTAL, SAN LORENZO, PARQUE SANTA MARÍA

DIAS EN PASO DE ESTACIONES 48

DIAS CALENDARIO EN TUNEL 300

METROS/DIA CALENDARIO 10.4

METROS / DIA (TÚNEL) 12.0

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DIAS REALES DE TRABAJO EN TUNEL 229

METROS / DIA DE TRABAJO 15.8

AVANCES MAXIMOS

METROS / 1 DIA 37.5

METROS / 7 DIAS 256.5


Adelantada. Mitsubishi Línea 7

COMIENZO TÚNEL 26-abr-97

FIN TÚNEL 09-mar-98


DIAS CALENDARIO 317

ESTACIONES ATRAVESADAS 4 : LACOMA, ILUSTRACIÓN, PEÑAGRANDE, ANTONIO MACHADO




METROS / DIA (PERFORANDO TÚNEL) 10.9



AVANCES MAXIMOS

METROS / 1 DIA 31.5



Almudena, Herrenknecht Línea 9

COMIENZO TÚNEL 24-jun-97

FIN TÚNEL 13-ago-98


DIAS CALENDARIO 415

ESTACIONES ATRAVESADAS 4 : PUERTA DE ARGANDA, SAN CIPRIANO, VICÁLVARO, VALDEBERNARDO




METROS / DIA (PERFORANDO TÚNEL) 9.48



AVANCES MAXIMOS

METROS / 1 31.5



ANEXO 4

LAS MAQUINAS TUNELERAS

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Estos equipos de minado continuo están diseñados para hacer excavar ductossubterráneos horizontales o ligeramente inclinados, como túneles, galerías, rampas, cruceros, etc. de variadas secciones; pertenecen a este grupo las “TBMs”, roadheaders y los mobile miners. Las máquinas tuneleras tipo “TBM”, se diferencian de los otros dos, porque realizan la excavación a sección completa y de forma circular, y no por ensanchamiento por penduleo(mobile miner) o escariado (roadheaders).

CLASIFICACION DE LAS MAQUINAS TUNELERAS

A. MAQUINAS TUNELERAS TIPO TBM:Estas máquinas, están diseñadas exclusivamente para la excavación de túneles. Entre1995 y 1996, se aplicó exitosamente en minería uno de estas máquinas para desarrollar la mina Lower Kalamazoo de Magma Cooper en Arizona, U.S.A, para su explotación por Block Caving, donde excavó un circuito entre galerías, rampas, cruceros, etc. La denominación de las “TBMs” es de acuerdo al diámetro del cabezal, en la actualidad se tienen hasta más de 15m..

i) PARTES GENERALES DE LA “TBM”: En líneas generales, las partes principales de una TBM, se esquematiza en la Fig. 2-5 (Wirth 1994).

ii) DATOS DE FABRICACIÓN: Los principales fabricantes de maquinas tuneleras tipo “TBM” actualmente, son: Robbins (USA), wirth y

Herrenknecht en Alemania, Hitachi Ltd., Kawasaki Heavy Industries, Okomura, NFM Technologies y LOVAT Inc. La fabricación de estos equipos, demanda 9 á 12 meses, después de las pruebas y ajustes, son desmontados para su traslado y montaje en el lugar de operación, donde realizará la excavación. El ensamblaje del equipo, se realiza normalmente en el pórtico del túnel, para luego ser empujado al frente de la excavación; el montaje demanda alrededor de 3 meses. Lo cual quiere decir que la tunelera entrará en operación al menos 1,5 años después de hecho el pedido.

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Fig. 2-5: Representación esquemática de de las partes de una “TBM” (Wirth).1) Cabezal. 2) Porta rodaje y escudo de polvo. 3) Instalador de concreto y sistema de transporte. 4) Ejeinterno. 5) 2 porta ejes con escudos de sujeción y cilindros de ajuste. 7) Accionamiento del cabezal. 8)Soporte posterior. 9) Faja transportadora. 10) equipo de perforación para

anclaje.

iii) CLASIFICACION DE LAS MAQUINAS TUNELERAS TIPO TBM: Lafirma Robbins, clasifica a las” TBMs” de la siguiente manera: “ TBM tipo Kelly”, “TBM con viga principal”, “TBM de doble escudo”, “TBM de simple escudo” y “EPB TBM” (The Robbins Co. 1995, 1999).

MAQUINA TUNELERA TIPO KELLY (KELLY – TYPE TBM): Lasmáquinas tuneleras tipo Kelly tienen 4 mordazas (grippers) y las unidades de accionamiento en el extremo posterior tal como muestra la fotografía N° 2-15, que corresponde a la “TBM MK 15” de Robbins durante su montaje en el proyecto hidroeléctrico de Chimay, Chanchamayo (Junín – Perú) (Highbeam 1999, Centrales Hidroeléctricas URL). Estas máquinas están diseñadas para excavar rocas muy duras, como tal están equipados con alta potencia de corte en el cabezal y empuje. Los modelos pequeños hasta MK 12, llevan una configuración similar a las “TBMs” de viga principal (Mean Beam TBMs), pero a partir del MK – 15, estos equipos tienen una disposición única con el rodaje principal doble que permite excavar túneles hasta más de 15 m de diámetro.

Fotografía “TBM tipo Kelly MK 15” de Robbins en Chimay.

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Los motores principales y los reductores planetarios de engranaje, están ubicados en elextremo posterior y el cabezal con la caja del rodaje principal en el frente de la máquina, proporcionando un gran balance alrededor de los grippers sobre el cuerpo principal. Los pares mellizos de mordazas (grippers) – más la pata delantera en algunos modelos pequeños – soportan el peso total de la máquina durante la excavación y también proporcionan un anclaje sólido en terreno suelto para desarrollar grandes fuerzas de empuje. El área detrás del cabezal proporciona un amplio espacio de trabajo, colocación de pernos de roca y otro equipo. La faja transportadora está ubicada en la parte alta del equipo y puede ser retraído para crear otro espacio para el reforzamiento de roca o perforación de sondaje.

TBM CON VIGA PRINCIPAL (MEAN BEAM TBM): Las “TBMs” de vigaprincipal, tienen 2 grippers, una zapata de soporte debajo del cabezal con estabilizadores laterales y un soporte activo del techo. Emplean unidades de accionamiento frontal, lo cual permite un control continuo mientras excava y resulta en pequeños radios de giro, con menor desgaste de cortadores. La fotografía N° 2-16 muestra la “TBM MB 200” en proceso de montaje en el proyecto trasvase Olmos (Lambayeque), con 5,30 m de diámetro (Robbins 2008). Según las estadísticas de Robbins, este tipo de “TBMs” son las que más kilómetros de túnel han excavado en el mundo.

Fotografía: “TBM” de viga Principal “MB 200” en Olmos (Lambayeque – Perú).

La mayor parte del peso es concentrado en la parte delantera, donde están ubicados los

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motores principales y los reductores planetarios de engranajes. El cabezal descansa sobre una zapata de soporte que se desliza sobre el túnel invertido, y además es estabilizado por los soportes laterales y de techo accionados hidráulicamente. La remoción de escombro es eficiente, las cucharas de escombro de bajo perfil proporcionan limpieza eficiente en el frente del cabezal, de esa forma los cortadores siempre encuentran roca fresca, reduciendo su desgaste causado por retrituración.Entre sus principales características se pueden destacar que los motores deaccionamiento y reductores planetarios de engranaje, están montados en conexión directa con el engranaje de anillo de reducción terminal. Con el frente soportado sobre la zapata deslizante, solamente un par de grippers es requerido para reacción de empuje. El transportador del desmonte corre por la parte interior de la viga principal e ingresa al centro del cabezal, de donde puede ser retraído para proporcionar acceso y espacio para la limpieza y servicio.

TBM DOBLE ESCUDO (DOUBLE SHIELD TBM): Una “TBM” de doble escudo puede usar su gripper en roca buena, convirtiéndose prácticamente en una “TBM”descubierta. Simultáneamente a la excavación se pueden instalar los elementos derevestimiento; En terreno fracturado e incompetente se mueve hacia delante como una “TBM” de simple escudo, transfiriendo las reacciones del empuje y torque al revestimiento. El avance depende del tiempo que demanda la instalación del revestimiento (Bobbins 1995).Cuando los grippers no pueden usarse debido a las pésimas condiciones de terreno, los cilindros auxiliares de empuje pueden activarse para la reacción del empuje y el torque. Una “TBM” de doble escudo puede diseñarse para manipular cualquier tipo de revestimiento prefabricado. El instalador de segmentos está ubicado dentro del escudo de cola.En la Conferencia Internacional sobre la Tecnología de Túneles Largos en el mundo (Nov. 2005), llevada a cabo en Taipei – Taiwan, de los 120 ponencias presentadas, lo que más llamó la atención fue lo concerniente a la construcción de túnel Hsuehshan de 12,9 Km, considerado el más complejo y desafiante del mundo, donde los 2 túneles principales de 12,9Km y 11,74 m de diámetro se pretendió excavar con 2 “TBMs” de doble escudo, “TB 1172 H/TS” fabricado por Wirth ilustrada en la fotografía N° 2-17 durante su montaje, está provista con 77 discos cortadores, 92 picas y 3 cortadores de ensanche

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Fotografia “TBM” Wirth de doble escudo “TB H1172 H/TS” en Pinglin - Taiwan.

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tesis terminada[1]

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