Mapa conceptual y resúmen CONSTRUCCIÓN DE TÚNELES
Mapa conceptual
La construcción de túneles implica múltiples fases y consideraciones, desde la planificación del diseño hasta la selección de métodos de excavación y técnicas de estabilización como la entibación y el apernado en roca. Los tipos de túneles varían según su sección transversal, adaptándose a diferentes usos como carreteras y ferrocarriles. La elección de explosivos y la comprensión de la geología local son cruciales para la seguridad y eficacia del proyecto.
Resumen
Esquema
Etapas Fundamentales en la Construcción de Túneles
La construcción de túneles es un proceso complejo que se divide en etapas críticas para su ejecución efectiva. La primera etapa implica definir el propósito del túnel, lo cual es crucial para establecer las especificaciones de diseño. A continuación, se realiza el diseño del trazado y la sección transversal, adecuándolos a la función que cumplirá la estructura. Un análisis exhaustivo de la geología local es esencial, ya que influye en la selección del método de construcción y en el diseño estructural. La última etapa comprende la planificación de las instalaciones para la operación y el monitoreo constante del túnel. La coordinación de estas etapas es clave para garantizar la seguridad a largo plazo y el éxito del proyecto.Aspectos Críticos en la Ingeniería de Túneles
La viabilidad de un túnel depende de una evaluación meticulosa de aspectos como el propósito de la obra, la geometría del diseño, y las condiciones geológicas y geotécnicas del terreno. Es imperativo realizar un análisis estructural detallado y seleccionar un método de construcción que se ajuste a las necesidades específicas del proyecto. Estos factores deben ser examinados y sincronizados cuidadosamente para no solo asegurar el éxito del proyecto, sino también para mantener la integridad estructural del túnel durante su vida útil.Tipología de Túneles Según su Sección Transversal
Los túneles se clasifican por su sección transversal en pequeña (aproximadamente 4 m²), mediana (20 a 60 m²) y gran sección (hasta 168 m²). Los de pequeña sección generalmente se utilizan para tuberías de ventilación y se excavan con maquinaria ligera. Los de mediana sección son adecuados para infraestructuras como carreteras y ferrocarriles, y requieren equipos de perforación más sofisticados. Los túneles de gran sección se destinan a proyectos de gran magnitud y necesitan tecnología de excavación avanzada y especializada.Métodos de Excavación en la Ingeniería de Túneles
La excavación de túneles se realiza mediante diferentes métodos, elegidos según el tamaño de la sección y las propiedades geológicas del terreno. Para secciones medianas, es habitual el uso de técnicas de voladura o la construcción de túneles piloto seguidos de bancos horizontales. En secciones grandes, se prefieren máquinas tuneladoras rotativas o de percusión. También se pueden aplicar técnicas de perforación manual o mecánica, dependiendo de la dureza del material a excavar. Cada método tiene sus ventajas y limitaciones, y la elección debe ser coherente con los requisitos del proyecto.Rol de los Explosivos en la Construcción de Túneles
Los explosivos son esenciales para la fractura y separación de la roca en la construcción de túneles. Los más comunes incluyen la pólvora, la dinamita y los compuestos de nitrato de amonio y petróleo. La elección del explosivo adecuado se basa en propiedades como la densidad, la velocidad de detonación y la sensibilidad a estímulos térmicos y mecánicos. Para una detonación segura y efectiva, se utilizan sistemas de iniciación como mechas y detonadores especializados, que deben ser manejados con extrema precaución.Sistemas de Soporte en la Construcción de Túneles
Los sistemas de soporte como la entibación y el apernado son vitales para la estabilidad de las excavaciones subterráneas. La entibación utiliza soportes temporales o permanentes para proteger a los trabajadores y mantener la estabilidad de la excavación. El apernado en roca, por su parte, refuerza y estabiliza la masa rocosa circundante. Se emplean diversos materiales y técnicas, incluyendo madera, acero y pernos de anclaje, para lograr un soporte efectivo. La selección de estos sistemas debe ser adecuada a las condiciones geotécnicas de la excavación y a los requerimientos de durabilidad del túnel.
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1. FASES CLAVE EN LA CONSTRUCCIÓN DE UN TÚNEL
DEFINICIÓN DEL PROPÓSITO DEL TÚNEL
EL PROPÓSITO DEL TÚNEL DEBE SER DEFINIDO ANTES DE INICIAR SU CONSTRUCCIÓN
DISEÑO DEL TRAZADO Y SECCIÓN TRANSVERSAL
GEOMETRÍA DEL PROYECTO
LA GEOMETRÍA DEL PROYECTO, INCLUYENDO EL TRAZADO Y LA SECCIÓN TRANSVERSAL, DEBE SER CUIDADOSAMENTE DISEÑADA
COMPRENSIÓN DE LA GEOLOGÍA LOCAL
ES IMPORTANTE ENTENDER LA GEOLOGÍA LOCAL PARA EL DISEÑO ADECUADO DEL TÚNEL
ELECCIÓN DEL MÉTODO DE CONSTRUCCIÓN
EL MÉTODO DE CONSTRUCCIÓN DEBE SER SELECCIONADO EN FUNCIÓN DE LA GEOLOGÍA Y OTROS FACTORES
DISEÑO ESTRUCTURAL Y PLANIFICACIÓN DE INSTALACIONES
EL DISEÑO ESTRUCTURAL Y LA PLANIFICACIÓN DE INSTALACIONES SON ESENCIALES PARA LA SEGURIDAD Y EL ÉXITO DEL PROYECTO
2. FACTORES A CONSIDERAR EN LA CONSTRUCCIÓN DE UN TÚNEL
OBJETIVO DE LA OBRA SUBTERRÁNEA
EL OBJETIVO DE LA OBRA SUBTERRÁNEA DEBE SER CONSIDERADO EN TODAS LAS FASES DE LA CONSTRUCCIÓN DEL TÚNEL
TIPOS DE ROCA
ROCAS ÍGNEAS
LAS ROCAS ÍGNEAS, INCLUYENDO LAS EXTRUSIVAS E INTRUSIVAS, DEBEN SER CONSIDERADAS EN LA CONSTRUCCIÓN DEL TÚNEL
ROCAS SEDIMENTARIAS
LAS ROCAS SEDIMENTARIAS, COMO LAS CLÁSICAS, QUÍMICAS U ORGÁNICAS, DEBEN SER CONSIDERADAS EN LA CONSTRUCCIÓN DEL TÚNEL
ROCAS METAMÓRFICAS
LAS ROCAS METAMÓRFICAS, RESULTADO DE UN PROCESO DE METAMORFISMO, DEBEN SER CONSIDERADAS EN LA CONSTRUCCIÓN DEL TÚNEL
PROBLEMAS DE EXCAVACIÓN EN ROCA
LOS DIFERENTES TIPOS DE ROCA PRESENTAN DISTINTOS PROBLEMAS Y DIFICULTADES EN LA EXCAVACIÓN DEL TÚNEL
3. TIPOS DE TÚNELES SEGÚN SU SECCIÓN TRANSVERSAL
TÚNELES DE PEQUEÑA SECCIÓN
LOS TÚNELES DE PEQUEÑA SECCIÓN SON UTILIZADOS PARA INSTALAR TUBERÍAS DE VENTILACIÓN Y REQUIEREN EQUIPOS DE EXCAVACIÓN PEQUEÑOS
TÚNELES DE SECCIÓN 4 A 6 M²
LOS TÚNELES DE SECCIÓN 4 A 6 M² PUEDEN SER EXCAVADOS CON PERFORADORAS MANUALES NEUMÁTICAS Y REQUIEREN EXPLOSIVOS DE BAJA POTENCIA
TÚNELES DE SECCIÓN 6 - 20 M²
LOS TÚNELES DE SECCIÓN 6 - 20 M² PUEDEN SER EXCAVADOS CON EQUIPOS DE PERFORACIÓN MÁS EFICIENTES Y REQUIEREN EXPLOSIVOS DE POTENCIA MEDIA
TÚNELES DE GRAN SECCIÓN
LOS TÚNELES DE GRAN SECCIÓN SON UTILIZADOS EN LA CONSTRUCCIÓN DE CARRETERAS, LÍNEAS FÉRREAS Y OTROS PROYECTOS Y REQUIEREN MÉTODOS DE PERFORACIÓN Y VOLADURA ESPECÍFICOS
4. MÉTODOS DE EXCAVACIÓN
MÁQUINAS ROTATIVAS
LAS MÁQUINAS ROTATIVAS UTILIZAN UNA HERRAMIENTA GIRATORIA CON MATERIALES ABRASIVOS PARA CORTAR LA ROCA
MÁQUINAS DE PERCUSIÓN
LAS MÁQUINAS DE PERCUSIÓN FUNCIONAN CON UNA HERRAMIENTA CORTANTE QUE GOLPEA EL FONDO DE LA PERFORACIÓN
PERFORACIÓN A MANO
LA PERFORACIÓN A MANO SE REALIZA CON UNA BARRA DE ACERO Y REQUIERE UNA PREPARACIÓN CUIDADOSA DE LA SUPERFICIE DE LA ROCA
5. EXPLOSIVOS
TIPOS DE EXPLOSIVOS
LOS EXPLOSIVOS UTILIZADOS EN LA CONSTRUCCIÓN DE TÚNELES INCLUYEN PÓLVORA, DINAMITA Y MEZCLAS A BASE DE NITRATO DE AMONIO Y PETRÓLEO
MATERIALES PARA TRONADURA
LAS MECHAS Y DETONADORES SE UTILIZAN PARA INICIAR LA DETONACIÓN DE LOS EXPLOSIVOS EN UN ENTORNO CONTROLADO
CLASIFICACIÓN DE EXPLOSIVOS COMERCIALES
LOS EXPLOSIVOS SE CLASIFICAN EN LENTOS, VIOLENTOS Y DE GRAN SEGURIDAD SEGÚN SU VELOCIDAD DE DETONACIÓN Y SENSIBILIDAD
6. ENTIBACIÓN Y APERNADO EN ROCA
ENTIBACIÓN
LA ENTIBACIÓN ES ESENCIAL PARA LA ESTABILIDAD DE LAS EXCAVACIONES SUBTERRÁNEAS Y SE REALIZA CON ELEMENTOS RÍGIDOS O FLEXIBLES
APERNADO EN ROCA
EL APERNADO EN ROCA SE UTILIZA PARA FORTALECER Y ESTABILIZAR LAS EXCAVACIONES SUBTERRÁNEAS MEDIANTE EL USO DE PERNOS DE ANCLAJE
CONSTRUCCIÓN DE TÚNELES
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00
Para que un túnel sea seguro y exitoso, es vital la ______ efectiva de la elección del ______ de construcción, el ______ estructural y la planificación de ______ para su funcionamiento y vigilancia.
coordinación
método
diseño
instalaciones
01
Geometría del proyecto de túnel
Incluye el diseño del trazado, sección transversal y pendientes, esencial para la funcionalidad y seguridad.
02
Sistema constructivo de túneles
Método de excavación y soporte, como TBM o NATM, determina la eficiencia y el impacto en el macizo rocoso.
