1 Presentacion Panorama general
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Transcript of 1 Presentacion Panorama general
TÚNELES CARRETEROS DISEÑO TÚNELES CARRETEROS DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y SUPERVISIÓN
PANORÁMA GENERALPANORÁMA GENERALM I JOSÉ FRANCISCO SUÁREZ FINOM. en I. JOSÉ FRANCISCO SUÁREZ FINO
11 – 12 de octubre
a. Según su servicio:- Minería b. Según su localización:
Clasificación de los Túneles- Minería- Carreteros- Ferroviarios
M t
- Urbanos- Bajo el agua- De montaña- Metro
- Acueductos y drenajes- Cavernas
De montaña
c. Según entorno geológico:g g g- Túneles en roca- Túneles en suelos
Túneles con frentes mixtos- Túneles con frentes mixtos
Octubre 26, 2006. AMITOS
1 L t i t T áfiETAPAS DEL PROYECTO
1. Levantamiento Topográfico2. Estudios Geológico y Geofísico3 Proyecto Geométrico3. Proyecto Geométrico4. Integración Geotécnica5 Análisis de Estabilidad de Taludes en los Tajos5. Análisis de Estabilidad de Taludes en los Tajos 6. Análisis, Definición de Fases de Excavación y Diseño de SostenimientosDiseño de Sostenimientos7. Análisis y Diseño Estructural del Revestimiento 8. Obras Complementarias9. Proyecto de Iluminación y Ventilación10. Especificaciones de Construcción11. Catálogo de Conceptos
TopografíaPROYECTOPROYECTO
Modelo Geológico
Proyecto Geométrico
EstudioG fí i
Estudio Geológico
gGeofísico
Clasificaciones
Obras de Acceso
Ensayos de laboratorio
Sondeos Geomecánicas
Modelo Geotécnicolaboratorio
PropiedadesGeomecánicas A áli i
PropiedadesGeomecánicasGeomecánicas
De los MaterialesAnálisis y
Diseño de lasExcavaciones
GeomecánicasDel Macizo
Construcción Proyecto Ejecutivo
Supervisión y Control Técnico Durante la obra
Incertidumbre
¿¡TÚNEL!?¿¡TÚNEL!?¿¡TÚNEL!?¿¡TÚNEL!?
Proyecto
Exploración
Proyecto
ExploraciónEstudios
Ingenieropreocupado
Ingenieroocupado
LA CONSTRUCCIÓN DE UN TÚNEL SEAFRONTA SIEMPRE CON UN GRADO DEINDETERMINACIÓN DEBIDO A LASDIFICULTADAS DE INVESTIGACIÓN YRECONOCIMIENTO DEL TERRENO ANTES Y
ÓDURANTE LA EXCAVACIÓN. POR ELLO ESIMPRESCINDIBLE REALIZAR UN CONTROLPERMANENTE DURANTE TODO ELPERMANENTE DURANTE TODO ELPROCESO CONSTRUCTIVO.
EL POSEER AMPLIOS CONOCIMIENTOSEL POSEER AMPLIOS CONOCIMIENTOSGEOLÓGICOS Y GEOTÉCNICOS Y DISPONERDE LAS MEJORES HERRAMIENTAS DECÁLCULO CON LOS PROGRAMAS MÁSAVANZADOS DE ANÁLISIS Y DISEÑO, NO SONELEMENTOS SUFICIENTES PARAELEMENTOS SUFICIENTES PARAGARANTIZAR QUE SE ALCANCE EL OBJETIVO
ÑDE LOGRAR EL DISEÑO INTEGRADO,COHERENTE Y CONSOLIDADO DE UN TÚNEL.
EN MÚLTIPLES CASOS, LOS DISEÑOS DELOS TÚNELES SE COMPLETAN Y ADECUANDURANTE LA CONSTRUCCIÓN PARADURANTE LA CONSTRUCCIÓN PARATOMAR EN CUENTA SITUACIONES NOPREVISTAS O CONDICIONES DISTINTAS ALAS ANTICIPADAS EN LOS ESTUDIOS.
Estudios preliminaresEstudios preliminares
▪ Levantamiento Topográfico
▪ Estudio Geológico
▪ Estudio Geofísico
▪ Sondeos Exploratorios Directos
▪ Definición del Modelo Geológico Integrado
TopografíaTopografía
Levantamiento topográfico
▪ De detalle en los emboquilles
▪ Altura y geometría de taludes: Replanteo del lugarAltura y geometría de taludes: Replanteo del lugar de emportalamiento.
▪ Condiciones topográficas del túnel (cobertura)
1.1. Levantamiento TopográficoLevantamiento Topográfico
Portal Durango Portal Durango
Portal MazatlánPortal Mazatlán
Perfil y planta topográficaPerfil y planta topográfica
Secciones topográficasSecciones topográficas
Geometría taludes de los tajosGeometría taludes de los tajos
Métodos de Exploración Geológica2. Estudios Geológico y Geofísico2. Estudios Geológico y Geofísico
Métodos Indirectos
FotogeológicosMétodos Geofísicos
Métodos Directos
Levantamientos GeológicosgPozos a cielo abierto y trincherasTúneles y socavonesTúneles y socavonesSondeos exploratorios (perforaciones)
Literatura e información existenteFotografía aérea y topografíaFotografía aérea y topografía
Principales accidentes geomorfológicos y geológicosgeomorfológicos y geológicos (fallas, contactos, estructuras
regionales etc )regionales, etc.)
Fotointerpretación geológica
ESTUDIO GEOLÓGICO A DETALLE
Tipo de materiales: Litología y composición contactosTipo de materiales: Litología y composición, contactoslitológicos, estratificación, estructuras sedimentarias.
Formaciones superficiales: Zonas de alteración, grado demeteorización; condiciones geomorfológicos, procesos yevolución morfológica del terreno.E t t ló i t t t tó i G d d Estructura geológica y contactos tectónicos: Grado defracturamiento, discontinuidades sistemáticas(estratificación, diaclasas, foliación), discontinuidades( , , ),singulares, (zonas de fallas y brechas), actividad tectónica yneotectónica.
í i d l i Características de la roca matriz. Descripción del macizo rocoso.D i ió d l di ti id d Descripción de las discontinuidades.
Propiedades del macizo rocoso.
Datos hidrogeológicos e hidrológicos. Situación del nivel freáticoSituación del nivel freático. Inspección de pozos y manantiales. Localización de acuíferos, materiales permeables oLocalización de acuíferos, materiales permeables oimpermeables, zonas de encharcamiento.
Localización de zonas de recarga y drenaje. Zonas de inestabilidad del terreno. Indicios o señales de deslizamientos o desprendimientos. Áreas de erosión. Zonas afectadas por subsidencias, hundimientos y
id dcavidades.
Descripción con detalle Descripción con detalle de tipo de junta, forma, abertura, relleno,
i t i id dpersistencia, rugosidad, alteración, presencia de agua, etc.)
Importante para:
g , )
Importante para:▪Clasificación geomecánica▪Estabilidad de bloques en los taludes▪Estabilidad de bloques en los taludes▪Estabilidad de cuñas en el interior del túnel
Diseño de refuerzo (anclaje)Diseño de refuerzo (anclaje)
Toba lítica, color rojo ocre deAbundante flujo de agua rojo ocre de
mayor resistencia.
Toba lítica con
35°
Toba lítica con arcilla muy plástica poco resistente
Bloques desprendidos del frente por el gran flujo de
agua
768+954TOBA LÍTICARMR=25
Transición entre toba lítica y andesita
Zona de falla
Andesita
35°
RELLENO ARCILLA
PLASTICA
2 50 M
PLASTICA
2.50 MFLUJO DE AGUA
BLOQUES DE ROCA QUE SE
HAN
ANDESITACONTACTO LITOLOGIC
OHAN
DESPRENDIDO DE LA CLAVE (TOBA
LITICA)
2.50 M
RELLENO ANDESITARELLENO ARCILLA
PLASTICA
ANDESITACONTACTO LITOLOGIC
O
11 AGOSTO 768+953
RMR=25 CONTACTO LITOLOGIC
2.50 M
LITOLOGICO
F UJO DE AGUAFLUJO DE AGUA PUNTUAL
Enfilaje de 13 varillas de 3 m de longitud, 1 5” d di tcon 1.5” de diametro
ANDESITA
13 AGOSTO
FLUJO DE AGUA
13 AGOSTO
Métodos geofísicos de exploraciónMétodos geofísicos de exploración
▪Métodos sísmicos▪ Sísmica de refracción
í i d fl ió▪ Sísmica de reflexión
▪Métodos eléctricos▪Métodos eléctricos▪ Sondeos eléctricos verticales y de frecuencias (SEV
y SEF)y )
▪Métodos eléctromagnéticos▪ Georadar
Mét d i ét i▪Métodos gravimétricos
Objetivos de los estudios geofísicos
1. Conocer la distribución de los diferentest i l i t t d l b l i f imateriales existentes del subsuelo e inferir
algunas de sus características def t i t lt ió id dfracturamiento, alteración y compacidad
2. Determinar los espesores de los diferentest i l tit l imateriales que constituyen el macizo rocoso
3. Espesor del material de baja calidad od i id ( d t l )descomprimido (zona de portales)
4. Correlacionar datos geofísicos cont í ti lit ló i té icaracterísticas litológicas y geotécnicas
Sondeos electromagnéticos por frecuencias
Perfiles GeosísmicosGeosísmicos
Sondeos exploratorios directoresSondeos exploratorios directoresE i li Wi ki d l GW 15 d▪ Equipo ligero Winkie modelo GW‐15 de JKS. Testigo de 36 mmP i ió ll d difí ilPermitió llegar a zonas de difícil acceso
Equipo pesado (Difícil traslado)Equipo pesado (Difícil traslado)Testigo de 50 mm
1 DE 1
SECRETARIA DE COMUNICACIONES Y TRANSPORTES S4-T3TUNEL PICACHOS I
EL
FIN DEL SONDEO (25.05 metros)
TUN
E
N O T A S :
FIGURA 9
ARROYO SECO (TUNEL 3). AUTOPISTA DURANGO-MAZATLAN. TRAMO EL SALTO-RIO BALUARTE, DGO.PERFIL ESTRATIGRAFICO DEL SONDEO EXPLORATORIO S4-T3. PORTAL DE SALIDA (MAZATLAN) DEL TUNEL
Planta y Perfil Geológico
Modelo geológico integrado
3. Proyecto Geométrico
Aspectos funcionales que influyen en ladefinición de la sección transversal de lostúneles carreteros
a) Tipo y calidad de rocaa) Tipo y calidad de roca.
b) Alineamiento horizontal y vertical, ancho de corona( )(carriles y acotamientos).
c) Gálibo y características del trazo
d) Sistemas de Iluminación y ventilación
) I t l i d id d d ie) Instalaciones de seguridad y de emergencia
Sección Transversal
El diseño de la geometría de la secciónEl diseño de la geometría de la sección
suele obedecer más a aspectos propios
del túnel (geología, geotecnia,
procedimiento constructivo,
instalaciones, etc.), que a características
i d l tpropias de la carretera.
Puentes TúnelesTerracerías C. Acceso C. Fed. 40
á
4. Integración Geotécnica
Análisis de muestras y ensayos de laboratorio
Ensayos de laboratoriocompresión triaxialcompresión simplecompresión simple
Tensión indirecta o brasileño
Probetas preparadas
Probetas ensayadas
Caracterización GeotécnicaClasificaciones Geomecánicas
Tiene como finalidad obtener parámetrosTiene como finalidad obtener parámetrosgeomecánicos para su empleo en el diseño,proyecto y construcción de las obrasproyecto y construcción de las obrassubterráneas.
a) Rock Mass Rating o sistema RMR de Bieniawski.
b) Sistema Q, del Instituto Geotécnico Noruego, desarrollado por Barton, Lien y Lunde.
Parámetros
RMR Rock Mass Rating
• Resistencia a la
Q Índice de calidad del macizo• RQD = Índice de calidad
de la roca• Resistencia a la compresión simple
• Índice de calidad de la
de la roca• Jn = Número de sistemas
de juntasroca RQD
• Separación entre discontinuidades
j• Jr = Índice de la rugosidad
de las fisuras• Ja = Número de ladiscontinuidades
• Estado de las discontinuidades
• Ja = Número de la alteración de las fisuras
• Jw= Factor de reducción • Presencia de agua• Corrección por
i t ió d l
por la presencia de agua en las juntasSRF F t d d ióorientación de la
discontinuidad• SRF = Factor de reducción
por esfuerzos
Calidad del macizo rocoso con base en el índice RMR de Bieniawski
Q C A L I D A D E 0 0 0 1 0 0 1 R i l l
Calidad del macizo rocoso según la Q de Barton
E n t r e 0 . 0 0 1 y 0 . 0 1 R o c a e x c e p c i o n a l m e n t e m a l aE n t r e 0 . 0 1 y 0 . 1 R o c a e x t r e m a d a m e n t e m a l a E n t r e 0 . 1 y 1 . 0 R o c a m u y m a l a
E n t r e 1 y 4 R o c a m a l a E n t r e 4 y 1 0 R o c a m e d i aE n t r e 4 y 1 0 R o c a m e d i a
E n t r e 1 0 y 4 0 R o c a b u e n a E n t r e 4 0 y 1 0 0 R o c a m u y b u e n a
E n t r e 1 0 0 y 4 0 0 R o c a e x t r e m a d a m e n t e b u e n a E n t r e 4 0 0 y 1 0 0 0 R o c a e x c e p c i o n a l m e n t e b u e n a
PERFIL GEOTPERFIL GEOTÉÉCNICOCNICOPlanta y perfil Geotécnico
Planta y perfil Geotécnico
PERFIL GEOTPERFIL GEOTÉÉCNICOCNICOModelos geomecánicos
5. Análisis de estabilidad en los cortes de los tajos de acceso
Consideraciones:
j
a) Tipo y calidad de roca
b) Geometría (pendiente y altura)
c) Volumetría
d) Estabilidad
e) Tratamientose) Tratamientos
6. Análisis, Definición de Fases de Excavación y Diseño de Sostenimientos
Tipos de falla analizadas:
1 Falla por esfuerzos: ocurre cuando los esfuerzos1.Falla por esfuerzos: ocurre cuando los esfuerzosactuantes (inducidos por la excavación), superanlos esfuerzos resistentes propios de la roca. Lalos esfuerzos resistentes propios de la roca. Laroca se plastifica alrededor de la excavación.
2. Falla Estructural: ocurre por la intersección dediscontinuidades formando bloques, proclives acaer hacía el interior del túnel. La falla puede ser
l ñplana o en cuña.
Análisis, Definición de Fases de Excavación y Diseño de Sostenimientos
Malla de elementos finitos para la sección 668+520
Etapas de excavación
D l i t h i t l ti lDesplazamientos horizontales y verticales
Puntos plásticos alrededor de la excavación
MARZO 2011
Perfiles OMEGA (THN)
Perfiles OMEGA (THN)
Tipos de Uniones
• Tipo G• Tipo G• Union Tipo Auxi
• Tipo Abarcon
Tipos de Arriostramiento
Chapa Bernold o Poligonal• La chapa Poligonal, se comenzó a usar para la
ejecución de túneles, como cimbra perdida, elsistema mas utilizado fue el Bernold, del cualtomo el nomb e es como act almente se latomo el nombre y es como actualmente se laconoce.
Emportalamientos protegidos
Malla de elementos finitos y etapas de excavación
Malla de elementos finitos y etapas de excavación
Análisis de estabilidad de cuñas en el interior del túnel
Análisis de estabilidad de cuñas en el interior del túnel
Funcionamiento
Instalación
Malla de elementos finitos y etapas de excavación,
ENFILAJE EJECUTADO CON JUMBO
Enfilaje atuperforante
TUNEL DE PIEDRA COLORADATUNEL DE PIEDRA COLORADA
7. Análisis y Diseño Estructural del Revestimiento
Tipo de carga:Presiones de aflojamiento
CONSIDERACIONES ESTÁTICAS Y SIMULACIÓN
CONSIDERACIONES ESTÁTICAS Y SIMULACIÓN
8. Obras Complementarias
Túneles falsos
CHARCASLAS PALOMAS
COPALA II
COPALA I COPALA III
8. Obras ComplementariasImpermeabilización del túnelImpermeabilización del túnel
INSTALACIÓN DE LA GEOMEMBRANA
Drenaje
Pavimento
Sistemas de Iluminación
Sistema de ventilación
Sistemas de Ventilación
SISTEMA DE SEGURIDADSistemas de Seguridad y Señalamiento Caseta de Control
Sistemas de Seguridad y Señalamiento Caseta de Control
TÚNELES CARRETEROS DISEÑO TÚNELES CARRETEROS DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y SUPERVISIÓN
PANORÁMA GENERALPANORÁMA GENERALM I JOSÉ FRANCISCO SUÁREZ FINOM. en I. JOSÉ FRANCISCO SUÁREZ FINO
11 – 12 de octubre