HILARIO CARRASCO Q. HILARIO CARRASCO Q.
MIGUEL MIGUEL HUAMANI PUMA ANGELICA NATALIA HUAMANI PUMA ANGELICA NATALIA
UNIVERSID
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PURÍM C”
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C RRER
C RRER PROFESIÓN L PROFESIÓN L DE DE INGENERI INGENERI DE DE MIN SMIN S
CURSO :
CURSO : TUNELERIA. TUNELERIA.
TRABAJO :
TRABAJO : SOSTENIMIENTO DE TUNELES. SOSTENIMIENTO DE TUNELES.
DOCENTE :
DOCENTE : Ing Ing
INTEGRANTES :
INTEGRANTES : HUAMANI HUAMANI CAYLLAHUA CAYLLAHUA
FECHA :
DEDICATORIA DEDICATORIA A todos
A todos los q luchanlos q luchan Por arrancarle a la vida Por arrancarle a la vida Un segundo más para su Un segundo más para su Existencia.
INDICE INDICE
I).
I). INTRODUCCION INTRODUCCION ... ... 55 1. ETAPAS EN EL DISEÑO DE SOSTENIMIENTO DE TUNELES
1. ETAPAS EN EL DISEÑO DE SOSTENIMIENTO DE TUNELES ... ... 7 7 1.1
1.1 Clasificación Geomecánica RMR De Bieniawski (1989)Clasificación Geomecánica RMR De Bieniawski (1989) ... 7 ... 7 1.2
1.2 Sistema Q (Barton, Lien y Lunde, 1974) Sistema Q (Barton, Lien y Lunde, 1974)... .... 99 1.3
1.3 Mecánica de rocas en sostenimiento.Mecánica de rocas en sostenimiento... ... 99 1.4
1.4 Índice de la Calidad del Túnel Índice de la Calidad del Túnel - Q Index - Q Index ... .. 1313 2.
2. Clasificación de los TúnelesClasificación de los Túneles... ... 1414 2.1 Según su servicio
2.1 Según su servicio... ... 1414 2.2
2.2 Según su localización Según su localización... ... 1414 2.3
2.3 Según entorno geológico Según entorno geológico... ... 1414 3.
3. ETAPAS DEL PROYECTOETAPAS DEL PROYECTO... ... 1414 3.1
3.1 Estudios preliminaresEstudios preliminares... ... 1515 3.2
3.2 Estudio Geológico A DetalleEstudio Geológico A Detalle... .... 1616 4.
4. TIPOS DE SOSTENIMIENTO EN TUNELES TIPOS DE SOSTENIMIENTO EN TUNELES ... .... 17 17 4.1
4.1 SOSTENIMIENTO CON BULONES SOSTENIMIENTO CON BULONES ... ... 17 17 4.1.1 Anclaje De Bloques
4.1.1 Anclaje De Bloques ... .... 17 17 4.2
4.2 Sistema De Anclaje Sistema De Anclaje... .. 18 18 4.2.1
4.2.1 Anclaje Por Adherencia Anclaje Por Adherencia... ... 1919 4.2.2
4.2.2 Anclajes A Base De Resina Anclajes A Base De Resina... .... 1919 1. introducir los cartuchos de resina en el taladro en el que se va anclar el
1. introducir los cartuchos de resina en el taladro en el que se va anclar el bulón.
bulón... .. 1919 4.1.3
4.1.3 Anclaje A Base De Cemento Anclaje A Base De Cemento... . 1919 4.2
4.2 Anclaje Por Fricción Anclaje Por Fricción... .. 20 20 4.3
4.3 Anclaje con baja presión de contacto Anclaje con baja presión de contacto... ... 20 20 4.3.1
7.4
7.4 sistema de mezcla húmeda sistema de mezcla húmeda... .... 2525 7.2.1
7.2.1 Ventajas e inconvenientes de la vía secVentajas e inconvenientes de la vía seca y la vía húmedaa y la vía húmeda ... ... .... 2626 7.5
7.5 vía secavía seca... .... 2626 7.6
7.6 vía húmedavía húmeda...¡Error! Marcador no definido.¡Error! Marcador no definido. 8.
8. SOSTENIMIENTO CON CERCHAS METÁLICAS SOSTENIMIENTO CON CERCHAS METÁLICAS ... 27 ... 27 8.1
8.1 Características de la entibación metálicaCaracterísticas de la entibación metálica... 27 ... 27 8.2
8.2 formas típicas de entibación formas típicas de entibación... .... 27 27 8.3
8.3 Sostenimiento con arcos de acero Sostenimiento con arcos de acero... 28 ... 28 8.4
8.4 Sostenimiento con anillos de acero Sostenimiento con anillos de acero... 29... 29 8.5
8.5 Sostenimiento Sostenimiento con vigas con vigas de acerode acero... 29... 29 8.7
8.7 Cerchas ReticuladasCerchas Reticuladas... .. 30 30
Ventajas de las cerchas
Ventajas de las cerchas ... 30 ... 30
9.
9. TUNNEL LINERTUNNEL LINER... ... 30 30
Usos
Usos... 31... 31
Ventajas
Ventajas... 3... 311
10.
10. SOSTENIMIENTO CON MALLAS SOSTENIMIENTO CON MALLAS ... . 3232
Malla de eslabones.
Malla de eslabones. ... 32 ... 32
10.1
10.1 Malla Electro SoldadaMalla Electro Soldada... ... 3333
Malla Simple Torsión / Romboidal Y De Alta Resistencia
Malla Simple Torsión / Romboidal Y De Alta Resistencia ... ... ... 3... 344
Instalaci
Instalación ón de de malla romboidal malla romboidal simple torsión simple torsión de de altaresisaltaresistencia en tencia en túnelestúneles ... 35 ... 35
Instalación manual de la malla simple torsión
Instalación manual de la malla simple torsión ... ... ... 35... 35
Instalación totalmente mecanizada con equipo sujetador de malla
Instalación totalmente mecanizada con equipo sujetador de malla ... 3... 355
11.
11. MÉTODO BERNOLDMÉTODO BERNOLD... .. 3636 12.
12. PARAGUAS DE PARAGUAS DE PRESOSTENIMIENTOPRESOSTENIMIENTO... ... 3636 13.
13. CONCLUSIONES CONCLUSIONES ... ... 37 37 14.
I).
I). INTRODUCCIONINTRODUCCION
Se entiende como sostenimiento el conjunto de elementos que se colocan en una Se entiende como sostenimiento el conjunto de elementos que se colocan en una excavación subterránea
excavación subterránea para para contribuir a contribuir a su estsu estabilización.abilización.
Según esta definición el trabajo que debe realizar el sostenimiento esta ligado al Según esta definición el trabajo que debe realizar el sostenimiento esta ligado al reajuste t
reajuste tencional que encional que se produce se produce en een el tl terreno como erreno como consecuencia consecuencia de lade la realización de
realización de la excavacion.por ello, la excavacion.por ello, para comprender para comprender lo mejor posible lo mejor posible el papel qel papel q juega el sostenimiento, lo cual es imprescindible para poderlo diseñar juega el sostenimiento, lo cual es imprescindible para poderlo diseñar adecuadamente, es necesario tener muy claro como se desarrolla el reajuste adecuadamente, es necesario tener muy claro como se desarrolla el reajuste tencional inmediatamente después de realizar una excavación subterránea.
tencional inmediatamente después de realizar una excavación subterránea.
En el caso de los túneles, como en la mayoría de las excavaciones subterráneas En el caso de los túneles, como en la mayoría de las excavaciones subterráneas destinadas a usos civil, se suele colocar un revestimiento que asegura que la destinadas a usos civil, se suele colocar un revestimiento que asegura que la calidad de
calidad de acabado de la acabado de la obra es obra es adecuado al uso adecuado al uso a que a que se destina se destina la obrala obra normalmente el
normalmente el revestimiento se revestimiento se coloca una coloca una sola vez sola vez q la q la excavación ya excavación ya haya sidohaya sido estabilizada por el sostenimiento por ello el revestimiento no suele cargar una vez estabilizada por el sostenimiento por ello el revestimiento no suele cargar una vez colocado en esta situación la función estructural de revestimiento se limita un colocado en esta situación la función estructural de revestimiento se limita un margen de
margen de seguridad adicional ala seguridad adicional ala obra obra en el en el caso en caso en que el que el terreno o terreno o elel sostenimiento se deteriore o para hacer frente a fenómenos de carga diferidos en sostenimiento se deteriore o para hacer frente a fenómenos de carga diferidos en el tiempo.
el tiempo.
Para poder enmarcar adecuadamente los métodos actualmente empleados en el Para poder enmarcar adecuadamente los métodos actualmente empleados en el diseño de sostenimiento de
diseño de sostenimiento de túneles se túneles se presentan resúmenes spresentan resúmenes sobre la distribuciónobre la distribución de tenciones en torno a una excavación subterránea y sobre el comportamiento de tenciones en torno a una excavación subterránea y sobre el comportamiento mecánico del terreno para, finalmente realizar una presentación sobre los métodos mecánico del terreno para, finalmente realizar una presentación sobre los métodos actualmente empleados en diseño de sostenimiento de túneles.
actualmente empleados en diseño de sostenimiento de túneles.
El sostenimiento tiene como misión principal evitar que el terreno pierda El sostenimiento tiene como misión principal evitar que el terreno pierda propiedades por efecto del proceso constructivo del túnel, dándole cierto propiedades por efecto del proceso constructivo del túnel, dándole cierto confinamiento. Sólo en segundo lugar se sitúa la capacidad resistente del confinamiento. Sólo en segundo lugar se sitúa la capacidad resistente del sostenimiento, que es muy pequeña comparada con las grandes tensiones que sostenimiento, que es muy pequeña comparada con las grandes tensiones que pueden existir en el interior de los macizos rocosos.
pueden existir en el interior de los macizos rocosos.
En el diseño de los sostenimientos primarios de los túneles, se han diferenciado En el diseño de los sostenimientos primarios de los túneles, se han diferenciado varias secciones, que abarcan desde los terrenos de mejor calidad, hasta los más varias secciones, que abarcan desde los terrenos de mejor calidad, hasta los más débiles. la primera clasificación del terreno orientada a la construcción de túneles débiles. la primera clasificación del terreno orientada a la construcción de túneles y obras subterráneas. Sus datos provenían de túneles sostenidos y obras subterráneas. Sus datos provenían de túneles sostenidos fundamentalmente por cerchas metálicas. A partir de los años 50 fue fundamentalmente por cerchas metálicas. A partir de los años 50 fue generalizándose la utilización del bulonado y el hormigón proyectado en la generalizándose la utilización del bulonado y el hormigón proyectado en la construcción de túneles para usos civiles. La clasificación de Lauffer de 1958 construcción de túneles para usos civiles. La clasificación de Lauffer de 1958 refleja perfectamente el uso combinado de cerchas, bulonado y hormigón refleja perfectamente el uso combinado de cerchas, bulonado y hormigón proyectado en la construcción de túneles en roca. Esta clasificación está, por otra proyectado en la construcción de túneles en roca. Esta clasificación está, por otra parte, muy vinculada al surgimiento del Nuevo Método Austriaco (NATM) en parte, muy vinculada al surgimiento del Nuevo Método Austriaco (NATM) en
tratamientos especiales para favorecer la estabilidad del frente y del perímetro tratamientos especiales para favorecer la estabilidad del frente y del perímetro excavado (paraguas de micropilotes, pata de elefante, excavación a sección partida, excavado (paraguas de micropilotes, pata de elefante, excavación a sección partida, gunitado del frente de excavación, etc)Para reducir y controlar las subsidencias gunitado del frente de excavación, etc)Para reducir y controlar las subsidencias sobre el terreno natural en superficie y evitar las afecciones a las construcciones sobre el terreno natural en superficie y evitar las afecciones a las construcciones sobre el túnel,se puede proveer un sostenimiento rígido, reforzado con paraguas sobre el túnel,se puede proveer un sostenimiento rígido, reforzado con paraguas de micropilotes y cerchas, en los tramos donde se presenta roca meteorizada.
de micropilotes y cerchas, en los tramos donde se presenta roca meteorizada.
Un elemento inherente a la correcta aplicación de los métodos de sostenimiento en Un elemento inherente a la correcta aplicación de los métodos de sostenimiento en la
la excavación. La excavación. La información proporcionada información proporcionada por los por los instrumentos, instrumentos, instaladosinstalados inmediatamente al tiempo en el que se va ejecutando el sostenimiento, permite inmediatamente al tiempo en el que se va ejecutando el sostenimiento, permite vigilar el comportamiento de la cavidad y corregir las deficiencias y excesos del vigilar el comportamiento de la cavidad y corregir las deficiencias y excesos del sostenimiento empleado.
sostenimiento empleado.
Consecuentemente con lo anterior, los sostenimientos propuestos en la fase del Consecuentemente con lo anterior, los sostenimientos propuestos en la fase del proyecto deben ser continuamente ajustados, durante la etapa de construcción, a proyecto deben ser continuamente ajustados, durante la etapa de construcción, a las condiciones reales del macizo rocoso. Ello permite, por una parte, optimizar la las condiciones reales del macizo rocoso. Ello permite, por una parte, optimizar la aplicación de los sostenimientos colocados, adaptando así las previsiones del aplicación de los sostenimientos colocados, adaptando así las previsiones del proyecto a la realidad encontrada al excavar el túnel, y por otra, realizar el proyecto a la realidad encontrada al excavar el túnel, y por otra, realizar el refuerzo del sostenimiento inicialmente colocado en los casos donde éste ha refuerzo del sostenimiento inicialmente colocado en los casos donde éste ha podido resultar insuficiente, con el fin de garantizar completamente la estabilidad podido resultar insuficiente, con el fin de garantizar completamente la estabilidad y seguridad de la sección excavada.
1. ETAPAS EN EL DISEÑO DE SOSTENIMIENTO DE TUNELES 1. ETAPAS EN EL DISEÑO DE SOSTENIMIENTO DE TUNELES
Los cálculos de la distribución de tenciones que se produce al realizar una Los cálculos de la distribución de tenciones que se produce al realizar una excavación y el de los desplazamientos consecuentes es una tarea compleja que, si excavación y el de los desplazamientos consecuentes es una tarea compleja que, si se quiere
se quiere que produzca que produzca unos resultados unos resultados realistas debe realistas debe basarse en basarse en un buenun buen conocimiento del comportamiento mecánico del terreno y en la utilización de conocimiento del comportamiento mecánico del terreno y en la utilización de cálculos adecuados.
cálculos adecuados.
Por otro lado hay que tener presente que el problema de sostenimiento de un túnel Por otro lado hay que tener presente que el problema de sostenimiento de un túnel no tiene una solución única, ya a que además de poder utilizar elementos de no tiene una solución única, ya a que además de poder utilizar elementos de sostenimientos variados y de resistencia diferente se pueden emplear métodos sostenimientos variados y de resistencia diferente se pueden emplear métodos constructivos distintos en los que el proceso de excavación y sostenimiento constructivos distintos en los que el proceso de excavación y sostenimiento también varia. Por esta misma razón varían las cargas sobre el sostenimiento y por también varia. Por esta misma razón varían las cargas sobre el sostenimiento y por lo tanto ,manteniendo constantes los coeficientes de seguridad cambiara también lo tanto ,manteniendo constantes los coeficientes de seguridad cambiara también el dimensionado de sostenimiento al utilizar uno u otro método constructivo de el dimensionado de sostenimiento al utilizar uno u otro método constructivo de esa forma se puede hablar de diseño del sostenimiento, entiendo por tal el proceso esa forma se puede hablar de diseño del sostenimiento, entiendo por tal el proceso que debe conducir aun dimensionado del sostenimiento, sin que exista una que debe conducir aun dimensionado del sostenimiento, sin que exista una solución única, de tal forma que la solución elegida sea económica y resulte solución única, de tal forma que la solución elegida sea económica y resulte efectiva para el uso que se requiera dar ala excavación.
efectiva para el uso que se requiera dar ala excavación.
Para realizar una primera estimación de las necesidades de sostenimiento que Para realizar una primera estimación de las necesidades de sostenimiento que presentará
presentará la excavación, la excavación, se tiense tiene que e que recurrir recurrir a a métodos empíricos métodos empíricos de de diseño,diseño, como son las recomendaciones de
como son las recomendaciones de BieniawskiBieniawski yy BartonBarton, esta última, actualizada, esta última, actualizada en el año 2000.
en el año 2000. 1.1
1.2
1.2Sistema Q (Barton, Lien y Lunde, 1974)Sistema Q (Barton, Lien y Lunde, 1974)
El índice Q se obtiene mediante la siguiente expresión: El índice Q se obtiene mediante la siguiente expresión:
Donde, además del RQD, se introducen los parámetros siguientes: Donde, además del RQD, se introducen los parámetros siguientes: Jn: parámetro para describir el número de familias de discontinuidad Jn: parámetro para describir el número de familias de discontinuidad Jr: parámetro para describir la rugosidad de las juntas
Jr: parámetro para describir la rugosidad de las juntas Ja: parámetro para describir la alteración de las juntas Ja: parámetro para describir la alteración de las juntas Jw: factor asociado al agua en juntas
Jw: factor asociado al agua en juntas
SRF: factor asociado al estado tensional (zonas de corte, fluencia, SRF: factor asociado al estado tensional (zonas de corte, fluencia,
Expansividad, tensiones “in situ”) Expansividad, tensiones “in situ”)
La asociación de factores permite dar un sentido físico a cada uno de ellos: La asociación de factores permite dar un sentido físico a cada uno de ellos:
Aunque en el índice Q no se menciona explícitamente la orientación de las juntas, Aunque en el índice Q no se menciona explícitamente la orientación de las juntas, señalan sus autores que los valores de Jr y Ja se han de referir a la familia de juntas señalan sus autores que los valores de Jr y Ja se han de referir a la familia de juntas que con más probabilidad puedan permitir el inicio de la rotura.
que con más probabilidad puedan permitir el inicio de la rotura. 1.3
1.3Mecánica de rocas en sostenimiento.Mecánica de rocas en sostenimiento. Clasificación Geomecánica de Roca
Clasificación Geomecánica de Roca
Mediante el estudio de las condiciones geológicas subterráneas del área, se pueden Mediante el estudio de las condiciones geológicas subterráneas del área, se pueden establecer los
establecer los planes a planes a seguir para seguir para garantizar la garantizar la instalación instalación adecuada de adecuada de laslas fortificaciones.
fortificaciones. Existen diferentes tipos Existen diferentes tipos de roca, de roca, cada una de las cada una de las cuales tienen suscuales tienen sus propias
propias características características y y propiedades propiedades físicas. físicas. Existen Existen también, también, diferentesdiferentes situaciones que
situaciones que requieren el requieren el uso de uso de fortificación adicional fortificación adicional para consolidar para consolidar loslos estratos de la roca, afirmar los bloques y prevenir la caída de roca.
estratos de la roca, afirmar los bloques y prevenir la caída de roca. Si bien es
Si bien es cierto, previo a la cierto, previo a la construcción de una construcción de una labor subterránea, labor subterránea, se realiza unse realiza un estudio
estudio preliminar de preliminar de la geología la geología del terrendel terreno mediante o mediante sondajes (muessondajes (muestras detras de perforación diamantina),
perforación diamantina), mapeos mapeos geológicos y geológicos y otros, es otros, es físicamente imposiblefísicamente imposible detectar
detectar completamente completamente las las condiciones en condiciones en que que se encuentran se encuentran los los diversosdiversos elementos de un cuerpo tan complicado como es el macizo rocoso.
elementos de un cuerpo tan complicado como es el macizo rocoso.
En la mayoría de los casos, el macizo rocoso aparece como un conjunto En la mayoría de los casos, el macizo rocoso aparece como un conjunto ensamblado
ensamblado de bloques de bloques irregulares, seirregulares, separados por parados por discontinuidades geológicasdiscontinuidades geológicas como fracturas o fallas y, por ello la Caracterización Geomecánica de los macizos como fracturas o fallas y, por ello la Caracterización Geomecánica de los macizos rocosos es compleja; pues debe incluir tanto las propiedades de la matriz rocosa rocosos es compleja; pues debe incluir tanto las propiedades de la matriz rocosa
SRF SRF J J J J J J J J RQD RQD Q Q ww a a r r n n
preocupación primordial que debe ser considerada en la planificación de las preocupación primordial que debe ser considerada en la planificación de las labores mineras.
labores mineras. El diseño
El diseño de sde sostenimiento de ostenimiento de terrenos es terrenos es un campo un campo especializado, y especializado, y eses fundamentalmente diferente del diseño de otras estructuras civiles. El fundamentalmente diferente del diseño de otras estructuras civiles. El procedimiento de diseño para el sostenimiento de terrenos por lo tanto tiene que procedimiento de diseño para el sostenimiento de terrenos por lo tanto tiene que ser adaptado a cada situación. Las razones son los hechos siguientes:
ser adaptado a cada situación. Las razones son los hechos siguientes:
Los “materiales utilizados” es Los “materiales utilizados” es altamente variable.altamente variable.
Hay limitaciones severas en lo que se puede proporcionar la información porHay limitaciones severas en lo que se puede proporcionar la información por medio de Investigaciones Geológicas.
medio de Investigaciones Geológicas.
Existen limitaciones en exactitud y la importancia de parámetros probados delExisten limitaciones en exactitud y la importancia de parámetros probados del material
material de de la la roca.roca.
Existen limitaciones severas en el cálculo y los métodos para modelar elExisten limitaciones severas en el cálculo y los métodos para modelar el sistema de sostenimiento.
sistema de sostenimiento.
El comportamiento de aberturas es dependiente del tiempo, y tambiénEl comportamiento de aberturas es dependiente del tiempo, y también influenciado por los cambios en filtraciones de agua.
influenciado por los cambios en filtraciones de agua.
Incompatibilidad entre el tiempo necesario para las pruebas de los parámetros,Incompatibilidad entre el tiempo necesario para las pruebas de los parámetros, para los cálculos y modelos, comparados al tiempo disponible.
para los cálculos y modelos, comparados al tiempo disponible.
Los tres sistemas más conocidos para La Clasificación Geomecánica son: Los tres sistemas más conocidos para La Clasificación Geomecánica son:
RQD (Rock QualityDesignation) Designación de La Calidad de Roca, Deere et al,RQD (Rock QualityDesignation) Designación de La Calidad de Roca, Deere et al,
1967) 1967)
RMR (Rock Mass Rating) Clasificación de la Masa Rocosa, Bieniawski (1973,RMR (Rock Mass Rating) Clasificación de la Masa Rocosa, Bieniawski (1973,
1989) 1989)
Q (TunnelQualityIndex) Índice de la Calidad del Túnel, Barton et al (1974)Q (TunnelQualityIndex) Índice de la Calidad del Túnel, Barton et al (1974) 1.
1. RQD RQD - - (Rock (Rock QualityDesignation) DesignacióQualityDesignation) Designación de n de La Calidad La Calidad de Rocade Roca Proceso que utiliza la calidad de las muestras de perforación (sondajes) Proceso que utiliza la calidad de las muestras de perforación (sondajes) diamantina (Deere et al, 1967) para determinar la calidad de la roca masiva in situ. diamantina (Deere et al, 1967) para determinar la calidad de la roca masiva in situ.
Normalmente muestras de 54,7 mm x 1,5 m, resultando en un porcentaje como el Normalmente muestras de 54,7 mm x 1,5 m, resultando en un porcentaje como el siguiente;
siguiente;
00–– 25 % Muy Malo 25 % Muy Malo
25 25 –– 50 % Malo 50 % Malo 50 50 –– 75 % Regular 75 % Regular 75 75 –– 90 % Bueno 90 % Bueno 90
90 –– 100 % Muy Bu 100 % Muy Buenoeno
El valor de 10 cm = diámetro de la muestra x 2 El valor de 10 cm = diámetro de la muestra x 2
Utilizando el sistema RQD tenemos una indicación de la calidad de la roca en el Utilizando el sistema RQD tenemos una indicación de la calidad de la roca en el área de la muestra, la existencia de fallas, fracturas presentes y de las fuerzas área de la muestra, la existencia de fallas, fracturas presentes y de las fuerzas presente en la roca.
presente en la roca. Tipos de Terrenos Tipos de Terrenos
RMR
RMR –– (Rock Mass Rating) Clasificación del Maciso Rocoso y Q (Tunnel Quality (Rock Mass Rating) Clasificación del Maciso Rocoso y Q (Tunnel Quality
Index) Índice de la Calidad del Túnel Index) Índice de la Calidad del Túnel Parámetros Utilizados Para RMR y Q: Parámetros Utilizados Para RMR y Q:
Dureza de la roca.Dureza de la roca.
RQD- Rock Quality Designation (Designación de la Calidad de la Roca).RQD- Rock Quality Designation (Designación de la Calidad de la Roca).
Frecuencia y alteración de las fracturas.Frecuencia y alteración de las fracturas.
Fuerzas en la Masa Rocosa in Situ.Fuerzas en la Masa Rocosa in Situ.
Filtraciones de agua.Filtraciones de agua. Ejemplos del sostenimiento Ejemplos del sostenimiento
Esp. - Malla del espaciamiento en metrosEsp. - Malla del espaciamiento en metros
L - Longitud del Perno en metrosL - Longitud del Perno en metros
W - Ancho en metrosW - Ancho en metros RMR
Predicción del tiempo de auto-sostenido de una labor con relación al RMR y el Predicción del tiempo de auto-sostenido de una labor con relación al RMR y el Ancho;
Ancho;
El tiempo de auto-sostenido de una abertura subterránea con relación del ancho y El tiempo de auto-sostenido de una abertura subterránea con relación del ancho y la calidad de la roca.
la calidad de la roca. También en esta tabla: También en esta tabla:
1.4
1.4Índice de la Calidad del Túnel - Q IndexÍndice de la Calidad del Túnel - Q Index
Para el cálculo del Índice Q, se tiene en cuenta: dureza de la roca, RQD, fracturas Para el cálculo del Índice Q, se tiene en cuenta: dureza de la roca, RQD, fracturas (frecuencia y alteraciones), presencia de agua y las fuerzas in situ. El valor de ESR (frecuencia y alteraciones), presencia de agua y las fuerzas in situ. El valor de ESR
“Excavation
“Excavation Support Ratio”Support Ratio”
(Razón del Soporte de la Excavación), es vinculado con el uso final y la vida (Razón del Soporte de la Excavación), es vinculado con el uso final y la vida anticipada de la excavación.
anticipada de la excavación.
Dimensión Equivalente: Dimensión Equivalente:
ESR = 3 - 5 Labores temporales < 1 año ESR = 3 - 5 Labores temporales < 1 año
ESR = 1.6 Excavaciones permanente, Galerías principales ESR = 1.6 Excavaciones permanente, Galerías principales Zona
Zona del del Grafico Grafico Sostenimiento Sostenimiento Recomendado Recomendado (Modificado (Modificado del del Original)Original)
Zona “A”
Zona “A” Sostenimiento no requeridoSostenimiento no requerido Zona “B”
Zona “B” Pernos puntuales a 1.5 - 3 mPernos puntuales a 1.5 - 3 m Zona “C”
Zona “C” Pernos instalados sistemáticamente a 1.0 - 1.5 mPernos instalados sistemáticamente a 1.0 - 1.5 m Zona “D”
2.
2. Clasificación de los TúnelesClasificación de los Túneles 2.1Según su servicio 2.1Según su servicio MineríaMinería CarreterosCarreteros FerroviariosFerroviarios MetroMetro
Acueductos y drenajesAcueductos y drenajes
CavernasCavernas 2.2
2.2Según su localizaciónSegún su localización
UrbanosUrbanos
Bajo el aguaBajo el agua
5 Análisis de Estabilidad de Taludes en los 5 Análisis de Estabilidad de Taludes en los
6. Análisis, Definición de Fases de Excavación y Diseño de Sostenimientos 6. Análisis, Definición de Fases de Excavación y Diseño de Sostenimientos 7. Análisis y Diseño Estructural del Revestimiento
7. Análisis y Diseño Estructural del Revestimiento 8. Obras Complementarias
8. Obras Complementarias
9. Proyecto de Iluminación y Ventilación 9. Proyecto de Iluminación y Ventilación 10. Especificaciones de Construcción 10. Especificaciones de Construcción 11. Catálogo de Conceptos
11. Catálogo de Conceptos
3.1
3.1 Estudios preliminaresEstudios preliminares
▪
▪ Levantamiento Topográfico Levantamiento Topográfico ▪
▪ Estudio Geológico Estudio Geológico ▪
▪ Estudio Geofísico Estudio Geofísico ▪
▪ Sondeos Exploratorios Directos Sondeos Exploratorios Directos ▪
▪ Definición del Modelo Geológico Integrado Definición del Modelo Geológico Integrado
Topografía Topografía
Levantamiento topográfico Levantamiento topográfico
Estudios Geológico y Geofísico. Estudios Geológico y Geofísico. Métodos de Exploración Geológica Métodos de Exploración Geológica
Métodos IndirectosMétodos Indirectos Fotogeológicos Fotogeológicos MétodosGeofísicos MétodosGeofísicos
Métodos DirectosMétodos Directos
Levantamientos Geológicos Levantamientos Geológicos Pozos a cielo abierto y trincheras Pozos a cielo abierto y trincheras Túneles y socavones
Túneles y socavones
Sondeos exploratorios (perforaciones) Sondeos exploratorios (perforaciones) 3.2
3.2 Estudio Geológico A DetalleEstudio Geológico A Detalle
Tipo de materiales: Litología y composición contactos litológicos,Tipo de materiales: Litología y composición contactos litológicos,
estratificación, estructuras sedimentarias. estratificación, estructuras sedimentarias.
Formaciones superficiales: Zonas de alteración, grado de meteorización;Formaciones superficiales: Zonas de alteración, grado de meteorización; condiciones geomorfológicos, procesos y evolución morfológica del terreno. condiciones geomorfológicos, procesos y evolución morfológica del terreno.
Estructura geológica y contactos tectónicos: Grado de fracturamiento,Estructura geológica y contactos tectónicos: Grado de fracturamiento, discontinuidades sistemáticas (estratificación, diaclasas, foliación), discontinuidades sistemáticas (estratificación, diaclasas, foliación), discontinuidades singulares, (zonas de fallas y brechas), actividad tectónica y discontinuidades singulares, (zonas de fallas y brechas), actividad tectónica y
Localización de zonas de recarga y drenaje.Localización de zonas de recarga y drenaje.
Zonas de inestabilidad del terreno.Zonas de inestabilidad del terreno.
Indicios o señales de deslizamientos o desprendimientos.Indicios o señales de deslizamientos o desprendimientos.
Áreas de erosión.Áreas de erosión.
Zonas afectadas por subsidencias, hundimientos y Cavidades.Zonas afectadas por subsidencias, hundimientos y Cavidades.
4.
4. TIPOS DE SOSTENIMIENTO EN TUNELESTIPOS DE SOSTENIMIENTO EN TUNELES 4.1
4.1SOSTENIMIENTO CON BULONESSOSTENIMIENTO CON BULONES
El bulonaje es una técnica de sostenimiento que, en esencia consiste en anclar en el El bulonaje es una técnica de sostenimiento que, en esencia consiste en anclar en el interior de las rocas una barra de material resistente que aporta una resistencia a interior de las rocas una barra de material resistente que aporta una resistencia a tracción y confinando el macizo rocoso permite aprovechar las características tracción y confinando el macizo rocoso permite aprovechar las características resistentes propias de la rocas facilitando así su sostenimiento.
resistentes propias de la rocas facilitando así su sostenimiento.
En la obra civil, una de las aplicaciones mas antiguas del bulonaje puede En la obra civil, una de las aplicaciones mas antiguas del bulonaje puede encontrarse en la tribu primitiva de los Baigas(india) que tenia la costumbre de encontrarse en la tribu primitiva de los Baigas(india) que tenia la costumbre de hincar cañas de bambú en el terreno para prevenir los deslizamientos.
hincar cañas de bambú en el terreno para prevenir los deslizamientos.
La primera aplicación documentada como técnica de sostenimiento en minería, se La primera aplicación documentada como técnica de sostenimiento en minería, se produjo a principios de siglo de los estados unidos de América.
produjo a principios de siglo de los estados unidos de América.
A finales de los años 50 se revoluciono el concepto de bulonaje con la aparición en A finales de los años 50 se revoluciono el concepto de bulonaje con la aparición en Alemania de los bulones de anclaje repartido. En los primeros bulones el anclaje se Alemania de los bulones de anclaje repartido. En los primeros bulones el anclaje se conseguía en el extremo interior del bulón por medio de sistemas mecánicos que conseguía en el extremo interior del bulón por medio de sistemas mecánicos que luego se describirán. En los bulones de anclaje repartido el bulón esta en contacto luego se describirán. En los bulones de anclaje repartido el bulón esta en contacto total con la roca anclada, utilizándose para ello un elemento de fragua.desaparce total con la roca anclada, utilizándose para ello un elemento de fragua.desaparce así el sentido de
así el sentido de suspensión de un suspensión de un estrato débil a estrato débil a uno fuerte uno fuerte y se y se crea el ncrea el nuevouevo concepto de armar la roca.
concepto de armar la roca.
En la actualidad las aplicaciones del bulonaje en la obra civil son muy variadas, En la actualidad las aplicaciones del bulonaje en la obra civil son muy variadas, tanto en lo exterior como en subterráneo, y en los últimos años se han producido tanto en lo exterior como en subterráneo, y en los últimos años se han producido desarrollos muy importantes tanto como conceptuales como tecnológicos que han desarrollos muy importantes tanto como conceptuales como tecnológicos que han hecho del bulonaje una técnica indispensable para el sostenimiento de las hecho del bulonaje una técnica indispensable para el sostenimiento de las excavaciones subterráneas.
excavaciones subterráneas. 4.1.1Anclaje De Bloques 4.1.1Anclaje De Bloques
El concepto de anclaje de bloques se deriva directamente del planteamiento inicial El concepto de anclaje de bloques se deriva directamente del planteamiento inicial del bulonaje y se basa en que cada bulón debe de esta anclado a lo largo de una del bulonaje y se basa en que cada bulón debe de esta anclado a lo largo de una longitud suficiente para agotar la carga axial que la barra del bulón puede soportar longitud suficiente para agotar la carga axial que la barra del bulón puede soportar y su densidad expresada por el numero de bulones por cada m2 de superficie de y su densidad expresada por el numero de bulones por cada m2 de superficie de roca a sostener debe ser suficiente para equilibrar el peso de la roca que debe ser roca a sostener debe ser suficiente para equilibrar el peso de la roca que debe ser
4.2
4.2Sistema De AnclajeSistema De Anclaje
Tradicionalmente los bulones sean clasificados en función de que su anclaje del Tradicionalmente los bulones sean clasificados en función de que su anclaje del terreno se materializara en un extremo, anclaje puntual o a lo largo de toda la terreno se materializara en un extremo, anclaje puntual o a lo largo de toda la barra del bulón, anclaje repartido.
barra del bulón, anclaje repartido.
Con la evolución tecnología se ah tenido lugar en los últimos 20 años parece mas Con la evolución tecnología se ah tenido lugar en los últimos 20 años parece mas lógico clasificar los sistemas de anclaje según el mecanismo en el que se lógico clasificar los sistemas de anclaje según el mecanismo en el que se fundamentan: adherencia y fricción (fig.11)
4.2.1
4.2.1 Anclaje Por Adherencia Anclaje Por Adherencia
En los bulones anclados por adherencia, el espacio anular que se crea entre la En los bulones anclados por adherencia, el espacio anular que se crea entre la barra del bulón y las paredes del taladro en que se anclan, se rellenan con mortero barra del bulón y las paredes del taladro en que se anclan, se rellenan con mortero que, al fraguar debe asegurar la adherencia suficiente para solidarizar la barra al que, al fraguar debe asegurar la adherencia suficiente para solidarizar la barra al terreno actualmente los morteros comercializados están fabricado con resina o terreno actualmente los morteros comercializados están fabricado con resina o cemento y en ambos casos se presentan en forma de cartucho con una longitud con cemento y en ambos casos se presentan en forma de cartucho con una longitud con unos 600 mm y un diámetro próximo a los 30 mm
unos 600 mm y un diámetro próximo a los 30 mm 4.2.2
4.2.2 Anclajes A Base De Resina Anclajes A Base De Resina
Los anclajes a base de resina están fabricados con una resina de poliéster armada Los anclajes a base de resina están fabricados con una resina de poliéster armada con fibra de vidrio embebida en un material inerte granular. Para que la resina con fibra de vidrio embebida en un material inerte granular. Para que la resina inicie su fraguado es necesario ponerla en contacto con un catalizador que esta inicie su fraguado es necesario ponerla en contacto con un catalizador que esta incluido en el mismo cartucho que la recina pero en compartimiento separado. incluido en el mismo cartucho que la recina pero en compartimiento separado. Para que se realice el proceso de fraguado hay que proceder de la siguiente forma: Para que se realice el proceso de fraguado hay que proceder de la siguiente forma: 1. introducir los cartuchos de resina en el taladro en el que se va anclar el bulón. 1. introducir los cartuchos de resina en el taladro en el que se va anclar el bulón. 2. introducir el bulón en el taladro mediante un movimiento de rotación y avance. 2. introducir el bulón en el taladro mediante un movimiento de rotación y avance. 3. al llegar al final del taladro debe mantenerse la rotación, para asegurar la buena 3. al llegar al final del taladro debe mantenerse la rotación, para asegurar la buena mezcla de la resina y el catalizador hasta que salga el mortero por la boca del mezcla de la resina y el catalizador hasta que salga el mortero por la boca del taladro.
taladro.
El anclaje mediante a base de resina es eficaz en la mayor parte de las roca y no El anclaje mediante a base de resina es eficaz en la mayor parte de las roca y no presenta problemas operativas solo hay que tener que utilizar los cartuchos presenta problemas operativas solo hay que tener que utilizar los cartuchos suficientes para rellenar todo el espacio entre la barra y el taladro y asegurar el suficientes para rellenar todo el espacio entre la barra y el taladro y asegurar el movimiento de rotación para mesclar la resina y el catalizador. El tiempo de movimiento de rotación para mesclar la resina y el catalizador. El tiempo de fraguado puede regularse fácilmente, durante la fabricación de cartuchos y aunque fraguado puede regularse fácilmente, durante la fabricación de cartuchos y aunque lo normal es que sea menor de 2 min, pueden combinarse cargas de fraguado muy lo normal es que sea menor de 2 min, pueden combinarse cargas de fraguado muy rápido, colocadas en el fondo del taladro, con otras de fraguado lento para poder rápido, colocadas en el fondo del taladro, con otras de fraguado lento para poder poner en carga los pernos una vez clocados.
poner en carga los pernos una vez clocados.
Probablemente el aspecto mascritico para conseguir un buen anclaje con cartuchos Probablemente el aspecto mascritico para conseguir un buen anclaje con cartuchos de resina esta constituido por la diferencia entre los diámetros del perno y los del de resina esta constituido por la diferencia entre los diámetros del perno y los del taladro en que se va a colocar, que debe ser inferior a 10mm.si no se presenta este taladro en que se va a colocar, que debe ser inferior a 10mm.si no se presenta este limite muy probablemente la calidad de anclaje no será buena ya que se dificultara limite muy probablemente la calidad de anclaje no será buena ya que se dificultara notablemente la mezcla de la resina con el catalizador.
notablemente la mezcla de la resina con el catalizador.
La tensión de adherencia que se consigue actualmente con los cartuchos de resina La tensión de adherencia que se consigue actualmente con los cartuchos de resina comerciales esta comprendida entre 4 y 6 MPa.
comerciales esta comprendida entre 4 y 6 MPa. 4.1.3
3. introducción de la barra del perno mediante percusión. 3. introducción de la barra del perno mediante percusión. El
El Anclaje mediante Anclaje mediante mortero de cemento mortero de cemento es mas es mas seguro que se seguro que se consigue conconsigue con cartuchos de resina, ya que una vez sumergidos los cartuchos en agua el proceso cartuchos de resina, ya que una vez sumergidos los cartuchos en agua el proceso de hidratación no depende del método operativo por otro lado en terrenos de mala de hidratación no depende del método operativo por otro lado en terrenos de mala calidad el hecho de
calidad el hecho de introducir el peintroducir el pero a percusión ro a percusión hace que hace que el anclaje de el anclaje de masmas calidad que el que se consigue con la resina.
calidad que el que se consigue con la resina.
La tención de adherencia con los monteros de cemento es sensiblemente menor La tención de adherencia con los monteros de cemento es sensiblemente menor que lo que se logra con las de resina ya que esta comprendida entre 0.5 y 3 MPa. que lo que se logra con las de resina ya que esta comprendida entre 0.5 y 3 MPa. 4.2
4.2 Anclaje Por Fricción Anclaje Por Fricción Una característica
Una característica común a los común a los anclajes anclajes por adherencia ya por adherencia ya sea con sea con resina oresina o cemento es que el bulón anclado tiene una rigidez muy superior ala del terreno cemento es que el bulón anclado tiene una rigidez muy superior ala del terreno circundante.
circundante.
Esto puede plantearse serios problemas, llegando a producirse la rotura de bulón Esto puede plantearse serios problemas, llegando a producirse la rotura de bulón si la excavación debe sufrir una clasificación importante como consecuencia de si la excavación debe sufrir una clasificación importante como consecuencia de reajuste tencional, después de colocados los bulones.
reajuste tencional, después de colocados los bulones.
Anclajes por fricción también denominados mecánicos minimizan este problema, Anclajes por fricción también denominados mecánicos minimizan este problema, aunque también tiene inconvenientes, tal como se describen en los apartados aunque también tiene inconvenientes, tal como se describen en los apartados siguientes.
siguientes. 4.3
4.3 Anclaje con baja presión de cont Anclaje con baja presión de contactoacto
Los anclajes de baja presión de contactos son una generalización de los anclajes Los anclajes de baja presión de contactos son una generalización de los anclajes mecánicos al anclaje repartido y en el momento actual están presentados por los mecánicos al anclaje repartido y en el momento actual están presentados por los bulones tipo Split set y swellex.ambos tienen en común la particularidad de bulones tipo Split set y swellex.ambos tienen en común la particularidad de trabajar con fricción lo cual los permite mantener la carga máxima con unos trabajar con fricción lo cual los permite mantener la carga máxima con unos desplazamientos muy importantes.
desplazamientos muy importantes. 4.3.1
4.3.1 Split setSplit set
Los bulones tipo Split set están constituidos por un tubo, de 2,3mm de espesor , Los bulones tipo Split set están constituidos por un tubo, de 2,3mm de espesor , que tiene una ranura longitudinal y un diámetro superior al del taladro en el que que tiene una ranura longitudinal y un diámetro superior al del taladro en el que va ser anclado, tal como se ilustra en la figura 13.
Como aspectos negativos hay que señalar su escasa capacidad de anclaje que en el Como aspectos negativos hay que señalar su escasa capacidad de anclaje que en el mejor
mejor de los casde los casos no sobre os no sobre pasa las pasa las 11tn por bulón la 11tn por bulón la gran sensgran sensibilidad delibilidad del anclaje al diámetro de perforación y los problemas que plantea su durabilidad
anclaje al diámetro de perforación y los problemas que plantea su durabilidad
4.3.2
4.3.2 SwellexSwellex
Los bulones Swellex desarrollado atlas copco están constituidos por un doble tubo Los bulones Swellex desarrollado atlas copco están constituidos por un doble tubo de chapa que de infla con agua a presión, una vez introducido en el taladro para de chapa que de infla con agua a presión, una vez introducido en el taladro para adaptarse ala superficie natural del terreno tal como se ilustra en la figura 15
adaptarse ala superficie natural del terreno tal como se ilustra en la figura 15
Los bulones Swellex se fabrican en dos tipos, el estándar Swellex con chapa de 2 Los bulones Swellex se fabrican en dos tipos, el estándar Swellex con chapa de 2 mm de espesor y un diámetro antes de ser inflado de 25,5mm y el súper Swellex mm de espesor y un diámetro antes de ser inflado de 25,5mm y el súper Swellex que tiene un grosor de chapa de 3mm y un diámetro antes de ser inflado de 36mm. que tiene un grosor de chapa de 3mm y un diámetro antes de ser inflado de 36mm. El estándar Swellex debe colocarse en taladros cuyo diámetro este comprendido El estándar Swellex debe colocarse en taladros cuyo diámetro este comprendido entre 32 y 43 mm, mientras que los súper Swellex estén preparados para ser entre 32 y 43 mm, mientras que los súper Swellex estén preparados para ser colocados en taladros cuyo diámetro este comprendido entre 39 y 52 m
5.
5. Parámetros De BulonajeParámetros De Bulonaje
En la actualidad el mejor método para cuantificar los parámetros de bulonaje: En la actualidad el mejor método para cuantificar los parámetros de bulonaje:
Longitud, densidad y orientación, es utilizar los métodos numéricos de análisis Longitud, densidad y orientación, es utilizar los métodos numéricos de análisis tenso-deformacional se presenta algunas reglas practicas que pueden ser de gran tenso-deformacional se presenta algunas reglas practicas que pueden ser de gran utilidad para diseñar un sostenimiento mediante bulones, aunque sea a nivel utilidad para diseñar un sostenimiento mediante bulones, aunque sea a nivel anteproyecto.
anteproyecto.
5.1 longitud de los bulones 5.1 longitud de los bulones
Como norma general la longitud de los bulones debe ser del orden de la tercera Como norma general la longitud de los bulones debe ser del orden de la tercera parte de la máxima anchura a excavar. En el caso de que el túnel presente una parte de la máxima anchura a excavar. En el caso de que el túnel presente una bifurcación es conveniente aumentar la longitud de bulones sin que estas bifurcación es conveniente aumentar la longitud de bulones sin que estas sobrepasen la mitad del máximo anchura a excavar.
sobrepasen la mitad del máximo anchura a excavar.
En el caso de los terrenos que se comporten de forma totalmente elástica tras En el caso de los terrenos que se comporten de forma totalmente elástica tras realizar la excavación la longitud de los bulones podrá disminuirse hasta un realizar la excavación la longitud de los bulones podrá disminuirse hasta un mínimo igual ala 5ta parte de la máxima anchura de excavación.
5.3
5.3 orientación orientación de los de los bulonesbulones
Como regla general los bulones deben ser colocados radialmente dentro de la Como regla general los bulones deben ser colocados radialmente dentro de la misma sección, escogiendo el centro de radiado de tal forma que la operación de misma sección, escogiendo el centro de radiado de tal forma que la operación de peroración y colocación sea factible.
peroración y colocación sea factible.
Cuando el caso de terrenos competentes se prevea la formación sistemática de Cuando el caso de terrenos competentes se prevea la formación sistemática de bloques de roca potencialmente inestables, la orientación de los bulones deberá bloques de roca potencialmente inestables, la orientación de los bulones deberá dejar de ser radial, para adaptarse ala orientación mas conveniente para el anclaje dejar de ser radial, para adaptarse ala orientación mas conveniente para el anclaje de los bloques de roca.
de los bloques de roca.
5.4 colocación de los bulones 5.4 colocación de los bulones
Hoy en día la colocación de los bulones puede hacerse en forma totalmente Hoy en día la colocación de los bulones puede hacerse en forma totalmente mecanizada utilizando bulonadoras que, incluso en ciertos casos permita pensar mecanizada utilizando bulonadoras que, incluso en ciertos casos permita pensar en una automatización total.
en una automatización total.
Evidentemente es esa la solución que mejor garantiza la calidad del bulonaje que Evidentemente es esa la solución que mejor garantiza la calidad del bulonaje que en la mayor parte de los casos es muy sensible ala presión de la perforación de los en la mayor parte de los casos es muy sensible ala presión de la perforación de los taladros en los que deben ser alojados los pernos,. Sin embargo en muchos túneles taladros en los que deben ser alojados los pernos,. Sin embargo en muchos túneles todavía se realiza la perforación de los taladros de bulonaje con el jumbo que debe todavía se realiza la perforación de los taladros de bulonaje con el jumbo que debe realizar la perforación de la voladura del frente.
realizar la perforación de la voladura del frente.
Este situación plantea un problema importante ya que en este caso los diámetros Este situación plantea un problema importante ya que en este caso los diámetros de perforación pueden ser inferiores a 43 mm y de esta forma no es posible de perforación pueden ser inferiores a 43 mm y de esta forma no es posible respetar la diferencia máxima de 10mm entre el diámetro del barreno y del bulón respetar la diferencia máxima de 10mm entre el diámetro del barreno y del bulón ya que los bulones normalmente utilizados tienen 25 mm de diámetro estos 8 mm ya que los bulones normalmente utilizados tienen 25 mm de diámetro estos 8 mm que aparentemente no tienen importancia suponen que debe utilizarse bastantes que aparentemente no tienen importancia suponen que debe utilizarse bastantes mas cartuchos de resina de los que teóricamente seria necesario y por ello el costo mas cartuchos de resina de los que teóricamente seria necesario y por ello el costo de bulonaje sube de forma importante.
de bulonaje sube de forma importante. 6.
6. Las ventajas de los bulones son las siguientesLas ventajas de los bulones son las siguientes
Rapidez de colocación, que permite al personal estar menos tiempo debajo de Rapidez de colocación, que permite al personal estar menos tiempo debajo de la zona de anclaje y situarse algo más alejados de la zona de desprendimientos, la zona de anclaje y situarse algo más alejados de la zona de desprendimientos, al utilizar para el inflado del bulón una lanza de 1,5 m de longitud.
al utilizar para el inflado del bulón una lanza de 1,5 m de longitud.
Rapidez de actuación del bulón de expansión frente a otros sistemas de Rapidez de actuación del bulón de expansión frente a otros sistemas de fraguado más lento que asegura que el bulón está actuando desde el mismo fraguado más lento que asegura que el bulón está actuando desde el mismo momento de su colocación.
momento de su colocación.
Capacidad de actuación en terrenos de mala calidad, frente a los cartuchos de Capacidad de actuación en terrenos de mala calidad, frente a los cartuchos de resina o cemento, evitando la necesidad de utilizar inyección.
resina o cemento, evitando la necesidad de utilizar inyección.
Capacidad de absorber deformaciones hasta del 15% de elongación Toda esta Capacidad de absorber deformaciones hasta del 15% de elongación Toda esta serie de ventajas se traduce en una mayor seguridad de colocación y un mayor serie de ventajas se traduce en una mayor seguridad de colocación y un mayor
El sistema permite aplicar altas cargas con reducidos diámetros de perforación. El sistema permite aplicar altas cargas con reducidos diámetros de perforación. El sistema de barra con rosca continua permite fijar la longitud de la barra en El sistema de barra con rosca continua permite fijar la longitud de la barra en obra, facilitando el pedido y almacenar con menor demanda.
obra, facilitando el pedido y almacenar con menor demanda.
Adaptación a planos de montaje oblicuos mediante utilización de placas de Adaptación a planos de montaje oblicuos mediante utilización de placas de apoyo acuñadas.
apoyo acuñadas.
Calidad garantizada mediante el control propio y externo de la producción. Calidad garantizada mediante el control propio y externo de la producción. APLICACIONES APLICACIONES Refuerzo de suelos. Refuerzo de suelos. Estabilizar de taludes. Estabilizar de taludes. Estabilizar zanjas. Estabilizar zanjas. Sujetar tablestacas. Sujetar tablestacas.
Construcción de túneles y galerías. Construcción de túneles y galerías. Minería.
Minería.
Fijación de estructuras. Fijación de estructuras. Estabilizar paredes de obra. Estabilizar paredes de obra.
Refuerzo antisísmico en edificios o estructuras. Refuerzo antisísmico en edificios o estructuras. Estabilización de presas.
Estabilización de presas.
Interacción entre elementos de hormigón. Interacción entre elementos de hormigón.
Refuerzo de cimentaciones (Ej. Rehabilitación de edificios históricos Refuerzo de cimentaciones (Ej. Rehabilitación de edificios históricos 7
7
..
SOSTENIMIENTO CON HORMIGON PROYECTADOSOSTENIMIENTO CON HORMIGON PROYECTADOEl sostenimiento con hormigón proyectado Tiene dos efectos principales: El sostenimiento con hormigón proyectado Tiene dos efectos principales:
• Sellar la superficie de la roca, cerrando las
• Sellar la superficie de la roca, cerrando las juntas, evitando la descompresión y lajuntas, evitando la descompresión y la
alteración de la roca. alteración de la roca.
• El anillo de hormigón proyectado desarrolla una resistencia inicial que trabaja • El anillo de hormigón proyectado desarrolla una resistencia inicial que trabaja
como lámina, resistiendo las cargas que le transmite la roca al deformarse. como lámina, resistiendo las cargas que le transmite la roca al deformarse.
Una vez terminadas las labores de desescombro y saneo, es conveniente aplicar, en Una vez terminadas las labores de desescombro y saneo, es conveniente aplicar, en el menor tiempo posible, una primera capa de sellado. Esta capa de sellado tiene el menor tiempo posible, una primera capa de sellado. Esta capa de sellado tiene como misión garantizar a corto plazo la estabilidad de la sección, evitando con ello como misión garantizar a corto plazo la estabilidad de la sección, evitando con ello los fenómenos de venteo y alteración que pudieran originar desprendimientos de los fenómenos de venteo y alteración que pudieran originar desprendimientos de fragmentos en la zona de trabajo.
fragmentos en la zona de trabajo.
Una vez concluidos los trabajos de colocación del resto de elementos de Una vez concluidos los trabajos de colocación del resto de elementos de sostenimiento, se procederá a proyectar por capas el resto del hormigón sostenimiento, se procederá a proyectar por capas el resto del hormigón proyectado, hasta conseguir el espesor mínimo propuesto para cada tipo de proyectado, hasta conseguir el espesor mínimo propuesto para cada tipo de
7.1 morteros y hormigones proyectados 7.1 morteros y hormigones proyectados En cuanto
En cuanto alos procedimientos alos procedimientos de realización de realización de sostenimiento de sostenimiento y revy revestimientoestimiento estructural, el mortero y el hormigón proyectado forman parte imporantante de estructural, el mortero y el hormigón proyectado forman parte imporantante de este proyectado forman parte importante de este método,en la actualidad se usan este proyectado forman parte importante de este método,en la actualidad se usan tres procesos distintos que son:
tres procesos distintos que son:
Mezcla seca, mescla semi-humeda y mezclahúmeda, el primero resulta Mezcla seca, mescla semi-humeda y mezclahúmeda, el primero resulta satisfactorio y es de uso mas general.
satisfactorio y es de uso mas general. 7.2
7.2 Sistema De Mezcla SecaSistema De Mezcla Seca
El sistema de mezcla seca consta de una serie de faces y requiere unos equipos El sistema de mezcla seca consta de una serie de faces y requiere unos equipos especializados.
especializados.
El cemento y los áridos se mezclan adecuadamente hasta conseguir unaEl cemento y los áridos se mezclan adecuadamente hasta conseguir una perfecta homogeneidad en proporciones variables. Lo normal es usar cemento perfecta homogeneidad en proporciones variables. Lo normal es usar cemento portland sin embargo a menudo se emplean cementos especiales junto con portland sin embargo a menudo se emplean cementos especiales junto con diferentes clases de áridos artificiales o naturales, para la facilitar el flujo diferentes clases de áridos artificiales o naturales, para la facilitar el flujo diluido y la reducción de rebote se adiciona humo de silicio en una proporción diluido y la reducción de rebote se adiciona humo de silicio en una proporción de 4% de peso de cemento.
de 4% de peso de cemento.
La mezcla de cemento y áridos se introducen en un alimentador.La mezcla de cemento y áridos se introducen en un alimentador.
La mezcla es transportada mediante aire a presión hasta una boquilla o pistolaLa mezcla es transportada mediante aire a presión hasta una boquilla o pistola especial, esta boquilla va equipada con un distribuidor especial, esta boquilla va equipada con un distribuidor múltipleperforado,atreves del cual se pulveriza agua a presión con el conjunto múltipleperforado,atreves del cual se pulveriza agua a presión con el conjunto cemento y árido.
cemento y árido.
La mezclahúmeda se proyecta desde la boquilla sobre la boquilla que debeLa mezclahúmeda se proyecta desde la boquilla sobre la boquilla que debe guitarse.
guitarse. 7.3
7.3 Sistema de mezcla semi-húmeda.Sistema de mezcla semi-húmeda.
Este sistema, idéntico en las primera fase de la mezcla seca únicamente diferente Este sistema, idéntico en las primera fase de la mezcla seca únicamente diferente de
de que aúnadistancia de que aúnadistancia de aproximadamente de 5m aproximadamente de 5m de la de la boquilla se efectúa boquilla se efectúa lala adición de agua por lo que se mejora las propiedades de la mezcla al llegar ala adición de agua por lo que se mejora las propiedades de la mezcla al llegar ala boquilla, de la que saldrá el mortero u o hormigón proyectado. Otra de las ventajas boquilla, de la que saldrá el mortero u o hormigón proyectado. Otra de las ventajas de este sistema es que evita el polvo resultante de la proyecciónasí como la de este sistema es que evita el polvo resultante de la proyecciónasí como la perdida de cemento en la mezcla al salir de la boquilla también se puede perdida de cemento en la mezcla al salir de la boquilla también se puede considerar que el
considerar que el agua añadida se agua añadida se incorpora perfectamente incorpora perfectamente durante esos durante esos 5m ala5m ala mezcla asiéndole mas homogénea y lo que es mas impórtate agua y cemento sea mezcla asiéndole mas homogénea y lo que es mas impórtate agua y cemento sea adecuada.
adecuada. 7.4
7.4 Sistema de mezcla húmedaSistema de mezcla húmeda
Mezcla húmeda se consigue morteros y hormigones de propiedades equivalentes Mezcla húmeda se consigue morteros y hormigones de propiedades equivalentes
La mezcla húmeda de cemento y áridos se introduce en un alimentador oLa mezcla húmeda de cemento y áridos se introduce en un alimentador o
mezclador, y la mezcla entra en la manguera mediante una rueda o distribuidor mezclador, y la mezcla entra en la manguera mediante una rueda o distribuidor y donde los ascelerantes se adicionan en la boquilla sin son silicatos y a5m y donde los ascelerantes se adicionan en la boquilla sin son silicatos y a5m aproximadamente si son aluminatos y ascelerantes libres de álcalis para aproximadamente si son aluminatos y ascelerantes libres de álcalis para conseguir resistencias iníciales altas y favorecer la disminución de rebote.
conseguir resistencias iníciales altas y favorecer la disminución de rebote.
La mezcla se proyecta desde la boquilla sobre la superficie que debe gunitarse.La mezcla se proyecta desde la boquilla sobre la superficie que debe gunitarse.
7.2.1
7.2.1 Ventajas e inconvenientes de la vía seca y la víahúmedaVentajas e inconvenientes de la vía seca y la víahúmeda Ambos sistemas
Ambos sistemas presenta ventajas presenta ventajas e inconvenientes en e inconvenientes en su aplicación.su aplicación. 7.5
7.5 Vía secaVía seca
En la boquilla se tiene el control de agua de la consistencia de la mezcla.En la boquilla se tiene el control de agua de la consistencia de la mezcla.
Permite mayor longitud en tubería o manguera de trabajoPermite mayor longitud en tubería o manguera de trabajo
Se adapta perfectamente para la utilización de robots.Se adapta perfectamente para la utilización de robots.
El equipo es menos voluminoso y máseconómico que la víahúmeda.El equipo es menos voluminoso y máseconómico que la víahúmeda.
Se adapta perfecta y rápidamente alas necesidades de la obra, sinnecedad deSe adapta perfecta y rápidamente alas necesidades de la obra, sinnecedad de limitación por fraguado de la mezcla.
limitación por fraguado de la mezcla.
El sistema produce mas polvo que en la víahúmedaEl sistema produce mas polvo que en la víahúmeda
Los aditivos se añaden en la tolva o en la boquilla en polvo liquidoLos aditivos se añaden en la tolva o en la boquilla en polvo liquido
respectivamente respectivamente
Velocidad de proyección alta 80-100 m/sVelocidad de proyección alta 80-100 m/s 7.6
7.6 Vía húmedaVía húmeda
la adición de agua se controla perfectamente relación agua por cementola adición de agua se controla perfectamente relación agua por cemento
constante constante
menor necesidad de aire comprimidomenor necesidad de aire comprimido
menos polvo que en la vía secamenos polvo que en la vía seca
el equipo es mas voluminoso y mas costoso que en l vía secael equipo es mas voluminoso y mas costoso que en l vía seca
el aditivo ascelerantes solo puede incorporarse en la boquilla tanto en polvoel aditivo ascelerantes solo puede incorporarse en la boquilla tanto en polvo
como liquido. como liquido.
Se adapta perfectamente para la utilización de robots.Se adapta perfectamente para la utilización de robots.
Menor reboteMenor rebote
Necesidad de coordinación de eqNecesidad de coordinación de equipos y uipos y de de obra obra debido ala limitación debido ala limitación dede
fraguado de mezcla. fraguado de mezcla.
Mayor producción como consecuencia del tamaño de los equipos 15-20 m3/hMayor producción como consecuencia del tamaño de los equipos 15-20 m3/h
Velocidad de proyección inferior ala vía seca 60 -70 m/sVelocidad de proyección inferior ala vía seca 60 -70 m/s
Como alternativa al hormigón proyectado reforzado con fibras, se puede plantear Como alternativa al hormigón proyectado reforzado con fibras, se puede plantear