Sistemas de prerrefuerzo en frentes de excavación de túneles en suelo y roca

  • DAMARIS CONTRERAS CARRILLO Escuela Colombiana de Ingeniería Julio Garavito
  • RAMIRO GUTIÉRREZ RODRÍGUEZ Escuela Colombiana de Ingeniería Julio Garavito
Palabras clave: túnel, prerrefuerzo o presostenimiento, deformaciones, zona de falla, enfilajes, pernos en fibra de vidrio, frente de excavación

Resumen

Esta investigación tuvo como finalidad desarrollar una metodología
práctica para diseñar los elementos de prerrefuerzo o presostenimiento
utilizados para la estabilización temporal del frente de excavación de
un túnel. El objetivo es brindar una herramienta práctica que facilite a
los ingenieros el cálculo o estimación del sistema de presostenimiento,
usando enfilajes y pernos en fibra de vidrio como sistema de estabilización
del frente en túneles excavados en materiales de suelo con baja
cohesión y relativamente superficiales.
Para esto se tomó como base el método analítico de Tamez [12], quien
lo desarrolló a partir de varias experiencias de túneles excavados en
Ciudad de México para el metro. Con dicho método se aplican las
ecuaciones planteadas por ese autor mediante análisis de sensibilidad
de los parámetros de resistencia del suelo, el diámetro de excavación
del túnel y la longitud de avance, y con ello se prepararon varios ábacos
que simplifican el proceso de diseño. De igual manera, para explicar
el procedimiento de la metodología analítica y el uso de los ábacos
de diseño se realizó un ejemplo típico que se complementó con la
modelación numérica mediante el software RS2 o Phases 2D (V9). De
los resultados obtenidos se pudo establecer que el uso de elementos
de prerrefuerzo antes de la excavación mejora considerablemente las
condiciones de estabilidad del frente de excavación, limitando la zona
de falla, las deformaciones y los desplazamientos en el frente y la clave,
eliminando consecuentemente posibles fallas en chimenea.
En la metodología propuesta no se considera el diseño para garantizar
la estabilidad a largo plazo o permanente del túnel, sino tan sólo la
estabilidad temporal del frente de excavación.

Biografía del autor/a

DAMARIS CONTRERAS CARRILLO, Escuela Colombiana de Ingeniería Julio Garavito

Magíster en Ingeniera Civil de la Escuela Colombiana de Ingeniería Julio Garavito

RAMIRO GUTIÉRREZ RODRÍGUEZ, Escuela Colombiana de Ingeniería Julio Garavito

Director del Departamento de Túneles de Ingetec S.A.

Citas

[1] Dywidad-Systems International (s.f.). dywidag-systems.com.
Obtenido de https://www.dywidag-systems.com/es.html.
[2] Hoek, E. (2004). Numerical modelling for shallow tunnels
in weak rock.
[3] Jiménez López, A. N. (2016). Sistemas de presostenimiento
para túneles en terrenos difíciles. México.
[4] Kavvadas, M. (2005). Numerical analysis in the design of
urban tunnels. Torino.
[5] Karakus, M., & Fowell, R. (2004). An insight into the New
Austrian Tunnelling Method (NATM). Sivas, Turkiye.
[6] Gutiérrez, R. (Ingetec) (2015, noviembre). Ingeniería de rocas:
túneles - elementos de sostenimiento. Presentado en Cursos de
maestría.
[7] López Jimeno, C. (1997). Manual de túneles y obras subterráneas.
Madrid: Entorno Gráfico, s.l.
[8] Lunardi, P. (2008). Design and construction of tunnels - Analysis
of controlled deformation in rocks and soils (Adeco-RS).
Italia: Springer.
[9] Ministerio de Fomento (2005). Guía para el proyecto y la
ejecución de micropilotes en obras de carretera. España.
[10] Secretaría de Comunicaciones y Transporte (2016). Manual
de diseño y construcción de túneles en carretera. México.
[11] Sireg (s.f.). sireg.it. Obtenido de http://www.sireg.it/es.
[12] Tamez González, E., Rangel Núñez, J., & Holguín, E. (1997).
Diseño geotécnico de túneles. México: TGC Geotecnia.
Publicado
2019-10-09