Segundo Cuestionario

 

 

INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA Y  ARQUITECTURA UNIDAD UNIDAD ZACATENCO

OBRAS DE INFRAESTRUCTURA

CUESTIONARIO CUESTIONA RIO 2: OBRAS DE TUNELES RESUMENES DE PELICULAS

PROFESORA:

ING. SOFÍA VARGAS FUENTES

ALUMNO: GRUPO:

ACV8

15/OCTUBRE/20 

 

1.  ¿Qué es un túnel?, dibuja uno

Los túneles son en su mayoría construcciones artificiales que el ser humano diseña y ejecuta con el único propósito de pasar de un lado a otro cuando dos puntos se encuentran cerrados o cubiertos de materia. Hay dos tipos de espacios en los que se suelen construir túneles: los espacios naturales (montañas, montes, cañones) en los cuales se puede realizar el túnel tanto para el paso de seres humanos como para el paso de agua, de energía o de materiales de diverso tipo; y los espacios urbanos en los cuales los túneles bajo tierra sirven para dinamizar el transporte público (ya sea en el caso de los subterráneos o los túneles para vehículos regulares). Los túneles generalmente sirven para el paso de tráfico, para vehículos a motor; algunos son acueductos construidos para circulación de agua (para consumo, para aprovechamiento hidroeléctrico o para el saneamiento). También existen túneles diseñados para servicios de telecomunicaciones. En las grandes ciudades, existen túneles que dan cabida a distintas líneas de metro, transporte de trenes subterráneos que circulan por una red de túneles t úneles que unen distintas zonas de la ciudad. La ventaja de soterrar ahorra espacio en la superficie e impide el cruce al mismo nivel del tren con peatones y vehículos.

Túnel en Guanajuato 2.  Define los tipos de túneles existentes

Túneles de puerto Son los que se ubican a muy alta cota en carreteras de montaña en las que la pendiente gobernadora se han agotado las posibilidades de desarrollo exterior. Tienen la ventaja de ser túneles cortos, pero a costo muy probablemente de un desarrollo tortuoso y por consiguiente antieconómico de las vías. Son soluciones inadmisibles en carreter carreteras as de alta especificación, con bajas pendientes y altos radios de curvatura.

 

 

Túnel en puerto

Túneles en laderas Tienen por finalidad mejorar al trazo de la carretera al permitir tramos más rectos y de pendiente más suave. Compiten con los cortes, tajos y tramos en balcón cuando estos resultan de alturas superiores a los 20 m, o cuando la disposición geológica del terreno plantea problemas potenciales de inestabilidad durante la fase de construcción o de operación de la obra exterior que obligan a obras mayores de estabilización.

Túnel en ladera

 

Túneles de base Se llaman así por su localización en la base de la montaña y suelen ser más ventajosos que los de ladera o los de puerto a pesar de su gran longitud, en algunos casos.

Túnel de base

Túneles urbanos Se construyen en zonas urbanas cuando se pretende desahogar la congestión de tráfico y tiene ventajas cuando además evita la interferencia total o parcial de la propiedad urbana, de las instalaciones municipales y de la actividad citadina.

Túnel urbano

 

Túneles subacuáticos Son una solución alternativa al puente cuando se hace evidente que en la construcción de este se tiene que dejar una altura libre al nivel del agua superior a los 30 metros.

Túnel subacuático

3.  ¿Cuáles son los estudios preliminares para la construcción de túneles?

  Estudios de impacto ambiental

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  Estudios de geotecnia

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  Estudios hidrológicos

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  Estudios de factibilidad

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4.  Defina los estudios técnicos en la construcción de un túnel

  Trazo topográfico

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  Definición de litología y estratigrafía

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  Determinación de condiciones hidrogeológicas

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  Geodinámica externa

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  Determinación del estado de esfuerzos internos en la roca

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5.  En la construcción de un túnel se deben clasificar las rocas en base a:

En base a la resistencia mecánica de la roca, sacada de una prueba de compresión simple sin confinar, teniendo 10 diferentes categorías:

  Categoría 1: grado de resistencia: Muy alta, factor de resistencia: 20   Categoría 5: grado de resistencia: Media, factor de resistencia 3   Hasta la categoría 10: grado de resistencia: Suelo plástico, factor 0.30

  

 

  Resistencia de algunos tipos de roca

Prueba de compresión

6.  ¿Cuáles son las fallas frecuentes a vencer en la construcción de túneles?

Si la estratificación es inclinada pueden presentarse problemas de inestabilidad, más aun si se encuentran rocas alteradas, con fallas, fisuradas o intercalaciones de rocas competentes e incompetentes con bajo ángulo de fricción (yesos, sal, lutitas carbonosas, etc.), o bien si existen esfuerzos verticales u horizontales naturales del macizo o por esfuerzos tectónicos. En caso de rocas horizontales la estabilidad del túnel es función del espesor de las capas, el fracturamiento y la resistencia a la tracción trac ción de la roca y de su variación con el contenido de agua, ya que una acumulación fuerte de agua en e n el techo aumenta la carga. En ocasiones, las zonas de falla están formadas por materiales alterados o faltos de cohesión con tendencia a fluir en el túnel y que puede confundirse con arena. SI el relleno esta formado por materiales expansivos, se producirán presiones sobre los revestimientos. También puede encontrarse milonita o algún material impermeable que podría obstaculizar el paso de agua subterránea de uno a otro lado de la falla produciendo fuertes cargas hidrostáticas sobre el túnel, o bien puede suceder lo contrario, poniendo en contacto a rocas permeables que ocasionan fuertes entradas de agua al túnel.

Estratigráfias posibles en la construccion de un túnel

 

  7.  Defina las alternativas de ataque en la construcción de un túnel a) Mediante excavación de galerías por orden según el método que sea más eficaz, existiendo los siguientes métodos:

a. Belga o galería Clave

b. Austriaco o de las 2 galerías

c. Alemán o de las 3 galerías

d. Variantes de los anteriores teniendo otro llamado método inglés. Todos estos métodos son dependientes del tipo de suelo sobre el que se va realizar la excavación. b) Mediante medios mecánicos como tuneladoreas que abren, ademan y revisten el túnel en avances de pocos metros, pero excavando exc avando todo el túnel.

Tuneladora de escudo

 

  8.  ¿En la construcción de un túnel, que se requiere para el alineamiento horizontal?

       

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Localización

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Trazo general del camino

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Grados de curvatura

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Diseño de intersecciones

Planta general y tabla de alineamiento horizontal

Gálibos vertical y horizontal  

 

9.  En la construcción de un túnel que se requiere para el alineamiento vertical

       

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Localización

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Pendiente longitudinal

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Trazo de las curvas verticales

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Conocimiento de la ventilación

Esquema vertical 10.  Mencione un método de ataque convencional

Método Belga o de la galería de clave: Se caracteriza por la progresiva excavación de los elementos que componen el túnel, de tal forma que se van retirando los elementos más estables del túnel evitando el hundimiento o la falta de estabilidad del frente. fre nte. Se suele aplicar a túneles con un ancho máximo de unos 8 m libres más 3 m de ambos hastiales, es decir, de un máximo de 11 m. Este método consiste en realizar la excavación abriendo una pequeña galería en clave del túnel para ir ensanchándola poco a poco, protegiendo y entibando el frente, hasta permitir asegurar toda la bóveda. El primer elemento excavado es la bóveda del túnel. La bóveda se sostiene en el terreno mediante un entramado progresivo de madera. La bóveda se asegura con un cimbrado y cuando está asegurada, la parte inferior se va excavando a medida que se va asegurando el avance. De esta forma la galería se va construyendo a medida que se avanza sin poner en riesgo a los trabajadores debido al hundimiento del túnel. Al abrir pequeñas secciones es posible solucionar cualquier problema que pudiera surgir de inestabilidad, puesto que la seguridad del método se basa en que se trabaja con un frente muy pequeño, normalmente inferior a 3 m2. Método Belga

 

11.  ¿En qué consiste el método Austriaco o método de las 2 galerias? Este método de caracteriza por el empleo de una galería de avance en el eje y en la base del

túnel, en ella se instala una vía de evacuación que se utiliza durante toda la obra. Cuando la galería ha avanzado cierta longitud, se sube verticalmente con un pozo hacia la clave del túnel, atacando después una segunda galería por encima de la primera y trabajando tr abajando de adelante hacia atrás. Los escombros de la galera superior se envían por el pozo a la galería inferior que sirve para evacuar rápidamente todos los escombros de los diferentes ataques. Por otro lado, es posible multiplicar los pozos y los ataques en la galería de coronación. Una vez perforada la galería de clave, se continua como el método belga, excavación de la bóveda, construcción, destroza, excavación de los muros y revestimiento de estos. e stos.

Método Austriaco

12.  ¿En qué consiste el método Alemán o método de as 3 galerias? Este método se caracteriza por la conservación de la destroza hasta la terminación de los muros

y de la bóveda. La destroza sirve de apoyo para todos los apuntalamientos y cimbras y evita el empleo de andamios de gran luz. Se atacan dos galerías de base a derecha e izquierda del túnel. Se ensanchan después y se construyen los muros en terreno malo apuntalados contra la destroza. Más atrás se ataca una galería de coronación que se ensancha construyendo la bóveda haciéndola descansar sobre muros ya construidos y sobre los puntales apoyados en la destroza. Cuando la bóveda ha endurecido, pueden quitarse todos los puntales excavando la destroza. Después, se ejecuta la solera para completar el revestimiento por franjas de algunos metros de longitud para evitar excavar completamente la destroza antes ante s de terminado el revestimiento.

 

 

Método Alemán 13.  Como se clasifican los terrenos para el empleo de los l os métodos de perforación

Los terrenos se clasifican de acuerdo a su naturaleza siendo los mejores o de primera categoría aquellos de excelente resistencia, así como su resistencia r esistencia sin soporte.

  Primera categoría: Roca que exige el empleo de explosivos, desde roca dura e intacta,

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que permite un ataque a gran sección sin entibación, hasta la roca inestable que hace necesario el soporte.

  Segunda categoría: Buen terreno extraído sin explosivos, que permite la ejecución de

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1 a 3m de galería de sección adecuada sin entibación. Entran en esta cat categoría egoría las arcillas duras, tierras compactas, areniscas, arenas y gravas aglomeradas y las pudingas, que en algunos casos requiere el e l uso de explosivos.

  Tercera categoría: Terreno medio, en el que el techo de la galería puede mantenerse

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unos minutos y en los laterales y frente de ataque por una hora aproximadamente. Caso de estos materiales son las arcillas consistentes, tierra seca y grava.

  Cuarta categoría: Mal terreno, en donde el techo de la galería debe apuntalarse a

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medida que avanza, las laterales resisten pocos minutos, esto se presenta en arcillas blandas o expansivas, arenas húmedas, gravas, tierra vegetal, roca descompuesta.

  Quinta etapa: terreno suelto en donde no se puede avanzar sin protección inmediata

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de la excavación, en terrenos con arenas saturadas.

Uso de explosivos para abrir túnel

 

  14.  ¿Cuáles son las etapas constructivas para un túnel? t únel?

  Excavación Mediante explosivos o  o  Maquinaria pesada   Ademe o sujeción   Revestimiento

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Pasos de construcción de túnel 15.  ¿Cuál es la maquinaria pesada empleada empleada en la construcción de un túnel? En la excavación del túnel se requiere básicamente 2 tipos de máquinas:

  Maquinas fresadoras de galerías usadas en la sección de roca: Maquinas con cinceles rodantes montados en el frente o  Sistema de máquinas con cabezales porta cuchillas o 

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  Escudos: elementos cilíndricos de acero capaces de soportar presiones radiales o del

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frente de excavación y no participan partes rotatorias y generalmente usados en suelo blando compresible.

 

o

  Manuales: no cuentan con una herramienta para el frente de ataque y tienen

básicamente a sistemas de empuje, soporte frontal y colocación de revestimiento. Semimecanizados: estos si cuentan con una herramienta de ataque frontal por o  lo que tienen mejor eficiencia, generalmente ge neralmente el mecanismo de excavación es un brazo retroexcavador. Mecanizados: poseen una herramienta especializada y cambiable para el o  ataque en el escudo, pudiendo ser esta cabeza cortadora giratoria, brazo retroexcavador articulado, brazo deslizante.

16.  ¿Qué es un ademe en un proceso de escudo? El ademe del túnel, mientras se utiliza un escudo, es el montaje de las dovelas o segmentos de

anillos, ligados o no entre sí para evitar ev itar que las paredes del techo y laterales de la excavación se caigan. Las dovelas o secciones pueden ser de acero o más comúnmente de concreto reforzado.

Túnel con ademe

 

17.  ¿En qué consiste el revestimiento de un túnel? Cuando se excava un túnel se producen movimientos de tierra t ierra hacia al interior, que es lo que

se conoce con el nombre de convergencia. Para mantener la estabilidad y la capacidad portante del terreno se emplea el sostenimiento, pudiendo además mejorar la resistencia del terreno. Los sostenimientos pueden necesitarse de forma puntual o de forma permanente. En el caso de sostenimientos provisionales podremos utilizar tablas, cuñas o puntales, adosando tablas en contacto con el terreno, permitiéndonos sostener el terreno de una forma barata, con la desventaja de requerir mucha mano de obra o bra con experiencia en la materia. En el caso de sostenimientos permanentes se pueden utilizar, entre e ntre otros sistemas, cerchas metálicas u hormigón proyectado.

Túnel revestido con acero 18.  ¿Por qué es recomendable el concreto lanzado en túneles?

Una de las mayores ventajas es la aplicación a cualquier altura ya que se adhiere inmediatamente y sostienen su propio peso; puede aplicarse sobre superficies irregulares; irre gulares; tienen buena adherencia al substrato; muestran una configuración totalmente flexible del espesor de capa en sitio; es posible también el concreto proyectado reforzado, con refuerzo de fibra o malla; puede lograrse revestimiento con rápida capacidad de soporte a cargas, sin formaletas o tiempos de espera prolongados. También su tiempo de aplicación corto debido a su adherencia y necesita poco personal para su aplicación.

 

  19.  Defina cual es la diferencia entre “mezcla húmeda” y “mezcla seca” seca”   El shotcrete en obras subterráneas se puede realizar con equipos robotizados con el método por vía húmeda, o de manera manual con el método por vía seca. En el método por vía húmeda, los ingredientes junto con el agua se mezclan antes del bombeo. Por el contrario, en el método por vía seca, todos los ingredientes se mezclan en seco y el agua se añade en la tobera en e n el último momento antes de la proyección. El shotcrete robotizado por vía húmeda ofrece ventajas considerables, aunque el método por vía seca se utiliza en ambientes con temperaturas extremas, pequeñas secciones o por razones logísticas. La relación agua/cemento en el método por vía húmeda robotizada se controla automáticamente, mientras que en el método por vía seca manual queda a criterio del operador. Esta relación agua/cemento está directamente relacionada con la resistencia y sostenimiento alcanzado tras la proyección

El método por vía seca genera una gran cantidad de polvo en el ambiente que conlleva riesgos para la salud de los operadores a largo plazo. Además, como la proyección manual para el operador es muy exigente físicamente, no se puede concentrar al 100% en la calidad del acabado. En general, el shotcrete mecanizado por vía húmeda aumenta la seguridad de los operadores.

 

Tres equipos de proyección manual por vía seca alcanzan el mismo rendimiento que un solo equipo robotizado por vía húmeda, trabajando todos a la misma potencia y con las mismas necesidades de aire. Por lo tanto, en la proyección de shotcrete por vía húmeda se ahorra energía y dinero.

El trabajo con un equipo robotizado para shotcrete se puede realizar con dos operadores, mientras la proyección manual requiere más personal.

Entre las variables que influyen en el rebote del shotcrete se encuentra la cantidad c antidad de agua en la mezcla. Puesto que el método por vía húmeda húme da tiene un mayor control sobre la cantidad de agua, el rebote es menor que por vía seca.

 

  El shotcrete robotizado por vía húmeda es más rápido gracias al alto rendimiento de los equipos robotizados y el ahorro de tiempo en las labores de p preparación. reparación. Por lo tanto, el ahorro de tiempo en la ejecución puede suponer hasta un 30%.

20.  ¿Cuáles son las obras complementarias en la construcción de túneles?

La construcción de un túnel requiere obras o bras tales como:

  Drenaje

o

  Ventilación

o

 

  Iluminación

o

  Casetas

o

  Señalización

o

  Servicios de apoyo

o