Ingeniería de túneles

Introducción

Hemos realizado esta investigación con el deseo de superación de tener mejores y mayores conocimientos en el área de Túneles en la Ingeniería, para que podamos de esta manera tener una mejor y amplia visión sobre las diferentes fases de la construcción de un Túnel, tanto en la parte civil, económico, salud, social y político.

A partir de una investigación rigurosa se requiere tener una información clara y precisa de los túneles, lo cual tiene en propósito de capacitar a los estudiantes de Ingeniería Civil. A través de varias fuentes bibliográficas los estudiantes de Ingeniería Civil podrán informarse de las construcciones que aluden a su campo.

Esta investigación se realizó con el interés académico de informar a todos los alumnos de Ingeniería Civil para que ellos a medida de su lectura se sientan atraídos del tema y piensen en futuro de ello.

Esta investigación se realizó mediante la recopilación de información de textos, páginas webs, trabajos monográficos, información de las distintas empresas mediante la web.

Llegamos a la conclusión del tema de Túneles que debe partirse inicialmente de los diferentes métodos de construcción, teniendo en cuenta la seguridad, capacitación, tecnología e información del personal.

Capítulo I

Contenido

Concepto.

PÉREZ PORTO, Julián y GARDEY, Ana (2015). Túnel es un concepto que procede del vocablo inglés tunnel. Se trata de una vía subterránea que, por lo general, se abre de modo artificial con el objetivo de permitir la comunicación entre dos lugares. En algunos casos, los túneles se crean por acción de la naturaleza.

WIKIPEDIA (2017) Un túnel es una obra subterránea de carácter lineal que comunica dos puntos para el transporte de personas o materiales. Normalmente es artificial.

CONSTRUMÁTICA (2017) Obra subterránea que permite la comunicación entre dos sitios, para el transporte vehicular y/o peatonal, vías de ferrocarril o canal. Por lo general son construcciones artificiales.

DEFINICIÓN ABC (2017) Entendemos por túnel a aquella construcción que tiene por objetivo principal comunicar dos extremos que, de otra manera, se mantendrían separados. El túnel permite de tal modo el paso por espacios cerrados que por lo general son subterráneos. Una de las características principales de todo túnel es que cuentan con un techo y que la única ventilación es la que se mantiene en ambos puntos, no habiendo ninguna posibilidad de salida o cruce del mismo fuera de esos dos puntos de comunicación.

ORÍGENES

Se dice que las obras subterráneas empiezan a aparecer con la formación de cuevas y cursos de aguas subterráneas, los cuáles han influido en el equilibrio y armonía de los ecosistemas, y por ende, del desarrollo de la vida.

El arte de los túneles se funde en sus orígenes con el arte de la minería. La mina más antigua que se conoce en el mundo se localiza en el cerro de Bomvu en Swazilandia y data del año 40000 a.c

IMPORTANCIA.

Los túneles posibilitan el traslado de mercaderías y de personas, aunque sus características son variadas. Hay túneles solo aptos para peatones, otros que permiten el paso de ciclistas y algunos habilitados para vehículos a motor (como automóviles, camiones, etc.). Incluso existen túneles diseñados especialmente para el paso del tren.

El hombre recurre al túnel ante la necesidad de salvar obstáculos y solucionar problemas de defensa, religión o de usos prácticos.

PRINCIPALES FUNCIONES DE LOS TÚNELES.

La Construcción de túneles tiene diversas funciones dependiendo del campo de trabajo: así, se construye túneles para almacenar, transportar, por necesidades científicas y túneles para protección de personas.

4.1 TRANSPORTE

El Transporte surge como la función más antigua, pues como está dicho anteriormente, los túneles lo utilizaron varias culturas para trasladar aguas. Los túneles en el transporte han causado impacto en tanto al desarrollo de las comunicaciones del Ferrocarril, de los automóviles, entre otras, ya que ha servido para reducir en gran parte las distancias.

4.1.1 Túneles para el Transporte de Personas.

Unos de los usos de los túneles de transporte son para la circulación de las personas a través de una carretera.

4.1.2 En Carreteras.

Es una vía de transporte de dominio y uso público, proyectada y construida fundamentalmente para la circulación de vehículos automóviles.

4.1.2.1 En Líneas de Ferrocarril.

Transporte ferroviario es un sistema de transporte de personas y mercancías guiado sobre una vía férrea.

4.1.2.2 En Líneas de Transporte Urbano (Metro).

Es el término aplicado al transporte colectivo de pasajeros.

4.1.2.3 Pasos para Peatones.

Son la zona de intersección entre circulación rodada y el tránsito peatonal; es la parte del itinerario peatonal que cruza la calzada de circulación de vehículos, al mismo o a diferente nivel.

4.1.2.4 Pasos para Ciclistas.

La marca de paso para ciclistas es la continuación del carril bici sobre el asfalto cuando la carretera y el bidegorri se cortan. Y repitamos en alto el final del apartado porque ahí está toda la miga.

4.1.3 Túneles para el Transporte del Agua.

Se tienen que diseñar grandes proyectos de ingeniería en países con importantes diferencias en el balance hidrológico de sus diferentes regiones que provocan una distribución desigual del agua.

Esta situación tiende a hacerse más frecuente por culpa del cambio climático, que hace más impredecibles los patrones climáticos. Las inundaciones estacionales se están agravando y las sequías se vuelven más frecuentes y rigurosas.

En Canales

En ingeniería se denomina canal a una construcción destinada al transporte de fluidos — generalmente utilizada para agua — y que, a diferencia de las tuberías, es abierta a la atmósfera. También se utilizan como vías artificiales de navegación

En Abastecimientos Urbanos.

El agua potable es una necesidad imperiosa para el sostenimiento de los altos niveles de bienestar; y es todavía de mayor significación para aquellos países

4.1.3.3 Para el Riego.

Consiste en aportar agua al suelo para que los vegetales tengan el suministro de agua que necesitan favoreciendo así su crecimiento. Se utiliza en la agricultura y en jardinería.

En Centrales Hidroeléctricas.

Se utiliza energía hidráulica para la generación de energía eléctrica. Son el resultado actual de la evolución de los antiguos molinos que aprovechaban la corriente de los ríos para generar energía.

Para el Enfriamiento de Centrales Térmicas y Nucleares.

Diseñadas para disminuir la temperatura del agua y otros medios.

Túneles en Sistema de Alcantarillado.

En la actualidad, prácticamente todas las grandes ciudades utilizan intrincadas redes subterráneas de galerías de alcantarillado.

Almacenamiento

Los túneles pueden ser útiles para el almacenamiento de sustancias y materiales difíciles de tratar.

Instalaciones.

En este caso, los túneles se desarrollan para motivos prácticos y estratégicos:

4.3.1 Centrales Energéticas.

Son aquellas que utilizan energía hidráulica para la generación de energía eléctrica. Son el resultado actual de la evolución de los antiguos molinos que aprovechaban la corriente de los ríos para mover una rueda. En general estas centrales utilizan la energía potencial que posee la masa de agua de un cauce natural en los desniveles.

4.3.2 Estacionamiento de Vehículos.

Se conoce como estacionamiento al espacio físico donde se deja el vehículo por un tiempo indeterminado cualquiera y, en algunos países hispanohablantes, también al acto de dejar inmovilizado un vehículo.

Depuradores de Aguas Residuales.

Tiene el objetivo genérico de conseguir, a partir de aguas negras o mezcladas y mediante diferentes procedimientos físicos, químicos y biotecnológicos, un agua efluente de mejores características de calidad, tomando como base ciertos parámetros normalizados.

Científica.

En tanto a la comunidad científica la aplicación del túnel ha contribuido con el desarrollo y las mejoras para la ciencia del siglo XXI. Un claro ejemplo es el acelerador de partículas sub atómicas.

Protección.

Se han construido túneles cómo método de defensa ante las guerras que se han presentado en nuestra historia.

Sistema de Construcción de Túneles.

5.1 Estudios Preliminares

Se debe analizar e investigar del campo sobre el cual se va a trabajar. Para esto, se estudia de manera minuciosa con anterioridad el lugar de desempeño con el fin de obtener la mejor decisión en trazado y diseño.

5.1.1 Estudio Geológico.

Se recurre a diferentes fuentes de información y mapas sobre el terreno, obteniendo información de los diversos accidentes geológicos que la componen.

5.1.2 Sondeos

Nos proporcionas la información de las capas que componen el entorno sobre el cual se va a trabajar, analizando su consistencia y humedad.

5.1.3 Túneles de Reconocimiento.

Estos túneles nos permiten obtener más información que contribuyan a la edificación adecuada del túnel, pues así se identifica y se corrige los problemas que suele presentar en una construcción.

Capítulo II

Fases de excavación de un túnel

Cuando la sección del túnel es mayor de un cierto valor, unos 40 – 50 m², conviene realizar la excavación en varias fases, sobre todo si la calidad y la estabilidad del terreno son bajas. A la Primera fase de la excavación se le llama Avance y la siguiente Destroza; la destroza puede excavarse a su vez en una única fase o varias: Banco central y Bataches laterales. En terrenos de mala calidad puede excavarse en una tercera fase La Contra bóveda, con el objeto de cerrar un anillo de hormigón

Métodos de Perforación de Túneles.

La excavación de un túnel depende en gran medida de la naturaleza que posee el terreno, Ya que a partir de los componentes del terreno sobre el cuál se va a trabajar se podrá avanzar inmediatamente o mediante secciones.

7.1 Método de Ataque a Plena Sección o Método Inglés

En este método se realiza la excavación mediante franjas horizontales, iniciando por la bóveda.

Método de Galería en Clave o Método Belga.

En este método se comienza con la excavación de la bóveda junto al sostenimiento que protege la obra. Luego, se da paso a la excavación de la parte inferior denominada destroza, en la que se comienza por la zona central y luego por pequeños tramos llamados Hastiales.

Método de las Dos Galerías o Método Austriaco.

En este método se utiliza en las bases dos galerías, comenzando con la construcción de la primera sobre el cuál se construye un pozo con dirección hacia arriba, y se avanza unos metros; luego se prosigue a la construcción de la segunda galería, la cual avanza hacía los dos sentidos.

Método de las Tres Galerías o Método Alemán.

En este método suele ser utilizado en secciones superiores a los 50 m². S e comienza con la construcción de dos galerías, uno a la derecha y el otro a la izquierda; luego, se da paso a la construcción de los hastiales y a la construcción de una galería de construcción, lo que produce la construcción de una bóveda. La construcción de la destroza es conservada en el transcurso de la obra.

Operaciones Básicas en la Construcción de un Túnel.

Para la construcción eficaz de un túnel se recurre a cuatro operaciones básicas:

El Arranque.

Se puede utilizar tres métodos:

Método Manual.

Se utiliza en la construcción de Túneles muy pequeños (de 3 a 4 m²). Se rompe el frente mediante herramientas de ligera o media potencia dependiendo del terreno.

8.1.2 Método con Explosivos.

Es el método más empleado cuando la naturaleza del terreno está constituida principalmente por rocas.

8.1.3 Métodos Mecanizados.

Es el método que está intervenido por maquinarias convencionales, las Tuneladoras y las Rozadoras.

8.1.3.1 Maquinas Convencionales.

Son máquinas utilizadas en terrenos de roca media o blanda, en secciones medias y grandes.

8.1.3.2 Maquinas Tuneladoras.

Son máquinas que realizan la excavación a plena sección mediante la acción directa y continuada de útiles o herramientas de cortes.

8.1.3.2.1 Maquinas Topo.

Excavan a plena sección en frente de roca, en la cual la máquina combina la acción de rotación y empuje junto a una cabeza suministrada de herramientas de corte.

8.1.3.2.2 Máquinas Escudo.

Se introduce en el túnel con el fin de proporcionar estabilidad y seguridad a la obra.

8.1.3.3 Rozadoras

Denominadas máquinas de ataque puntual, produce la fragmentación de la roca mediante una cabeza provista de picas que trituran.

Consideraciones Geológico-Geotécnicas durante la Construcción.
Problemas derivados del cruce de fallas, cabalgamiento o zonas de fracturas importantes.
Contactos entre rocas de comportamientos diferentes hidráulicos o mecánicos.
Existencia de tensiones importantes que dan lugar a fuertes descomprensiones y convergencias.
Presencia de Cavidades.
Golpe de agua y filtraciones importantes.
Suelos o rocas expansivas.
Presencia de gases explosivos o tóxicos y altas Temperaturas.

Conclusión

Que estos estudios realizados sean favorables para el crecimiento en conocimientos en el área de Ingeniería Civil, Teniendo en cuenta que cada obra o puente construido tenga un impacto positivo hacia la humanidad.

Llegamos a la conclusión de nuestra investigación que la Ingeniería Civil da mucho aporte hacia la humanidad en el sentido que cada obra y túneles ayuda a alcanzar el desarrollo político, cultural y socio-económico.