Hormigón & mortero en túneles por método convencional: una introducción

Hormigón & mortero en túneles por método convencional: una introducción

Cada túnel es una construcción única que responde a las necesidades y características de su entorno, pero los une un elemento en común: la necesidad de sostenimiento estructural durante las diferentes fases de construcción.

El hormigón y mortero se utilizan en la mayor parte de las etapas de construcción: desde tratamientos de terreno previos a la excavación como la estabilización con micro-pilotes, la aplicación de shotcrete como sostenimiento temporal y final, pasando por pernos de cemento (o bulones como en la imagen a continuación),  soleras de hormigón y encofrados, y relleno encofrado.

El tipo de túnel, las características del terreno y el método de construcción elegidos determinan los requerimientos de sostenimiento y revestimiento de cada intervención. Pero los pasos, si son necesarios, se ciñen a una secuencia básica que detallamos a continuación. Fíjese en la imagen para seguir dichos pasos.

1. Pre-Excavación:

  • Tratamiento del terreno

Este tratamiento se realiza para establecer si hay presencia de agua en el terreno a tratar, ya que puede producir una erosión excesiva y desestabilizar la obra.

Durante el pre-tratamiento, se realizan una serie de perforaciones de inspección a lo largo de la sección del túnel: si se encuentran corrientes de agua con presión, se procede a su inyección con equipos de bombeo de mortero de alta presión para desviar el caudal del agua; o si la presión es baja, se aplica una lechada con un equipo de baja presión para crear un tapón.

  • Micro-pilotes como estabilizadores del terreno

Los micro-pilotes son de tubos de acero de pequeño diámetro que se insertan en el terreno a medida que se hacen pequeñas perforaciones, y se rellenan después con equipos de inyección de mortero. Se realizan de manera solapada por fuera de la sección teórica del túnel a fin de estabilizar el terreno antes de la construcción.

Son particularmente útiles en las emboquillas antes del comienzo de la excavación, dada la erosión climática y filtraciones de agua a las que está sometida la boca del túnel. Si el terreno donde se va a construir es de baja calidad, se pueden también utilizar a lo largo del túnel creando un ‘paraguas de micro-pilotes’ para aportar mayor estabilidad a toda la sección de construcción y evitar una mayor fragmentación.

Túneles

2. Sostenimiento Primario y Secundario:

  • Pernos de cemento & shotcrete

Los pernos de cemento son otro elemento integral del sostenimiento: una vez que la excavación se ha completado, se procede a la fase de sostenimiento temporal, que puede combinar shotcrete, pernos y mallas de acero dependiendo de las necesidades específicas del sitio.

Los pernos –  barras de acero que se insertan en perforaciones y se ‘anclan’ con mortero – aportan más estabilidad al terreno. Se aplican en toda la sección del túnel, desde la solera hasta la corona; y pueden también cubrir todo el tramo del túnel. Los pernos se inyectan con máquinas de mortero, mientras que en caso del shotcrete, la aplicación se realiza con equipos robotizados por vía húmeda, que generan menos polvo en el frente de trabajo y hacen las labores  de proyección más rápidas y eficientes.

  • Hormigonado de solera

Los próximos pasos asientan las bases del sostenimiento final del túnel. El primero de ellos es el vertido de la solera de hormigón, o el equivalente de la calzada una vez que el trabajo de construcción se complete. Dado que la sección típica de un túnel es circular, la solera de hormigón sirve para consolidar la base del túnel antes de proceder al revestimiento del resto de la sección.

También se denomina solera de hormigón a una sección horizontal que corta la sección de la corona del túnel, y por donde se pueden reconducir los sistemas eléctricos o de ventilación.

Cómo se realiza el vertido de la solera de hormigón dependerá del tamaño del túnel: aquéllos que permitan la entrada de camiones mixer, se pueden conectar con autobombas que permitan su distribución de manera más sencilla. En caso de un túnel de sección más pequeña en el que los camiones mixer tengan dificultades con las maniobras, se pueden conectar equipos para bombeo a distancia.

  • Shotcrete 

A menudo, el sostenimiento primario se utiliza para asegurar el frente de trabajo durante la duración de la construcción, mientras que el sostenimiento secundario es lo que confiere a la estructura su longevidad.

Proyectos de infraestructura de gran envergadura, y con perfiles geotécnicos muy variados como Crossrail y el Túnel Base de Gotardo utilizan Revestimiento de Hormigón Proyectado (Sprayed Concrete Lining e inglés – SCL) como método de sostenimiento permanente para parte de sus túneles, que atraviesan desde el terreno arcilloso del subsuelo de Londres hasta roca alpina de alta calidad.

El shotcrete es también una parte integral del Nuevo Método de Tunelación Austríaco (New Austrian Tunneling Method- NATM), que permite cierta deformación del terreno después de la voladura antes de proceder a la aplicación de shotcrete como sostenimiento.

  • Encofrado de hormigón 

Los encofrados de hormigón son las estructuras o moldes que mantienen el hormigón durante el curado del material, y son de enorme importancia en túneles para trenes de alta velocidad ya que crean las condiciones aerodinámicas adecuadas.

En la sección de un túnel, suelen ser dos semi-círculos complementarios que se llenan de manera sincronizada a través de un complejo sistema de mangueras que conectan la bomba al encofrado, para asegurar el llenado sincronizado y simétrico.

 

Fuentes:

  • “Sistemas de sostenimiento”, International Tunnelling Association, ITA, Último accesso 07/09/2016

https://www.ita-aites.org/es/how-to-go-undergound/design/support-systems

 

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