Trabajo de Túneles #2

 

UNIVERSIDAD RICARDO PALMA ESCUELA DE POSGRADO MAESTRÍA EN INGENIERÍA VIAL CON MENCIÓN EN CARRETERAS, PUENTES Y TÚNELES

TRABAJO N° 2 REPORTE DE LECTURA CONFIGURACIÓN GEOMÉTRICA DE TÚNELES

 

Curso

:

MIV 303 Diseño, Construcción y mantenimientoo de Túneles mantenimient

Alumnos

:

Ing. Jesús Idén Cárdenas Capcha Ing. Luz Alan Nolasco

Docente

:

Dr. Humberto Iván Pehovaz Alvarez

Lima – Perú 28 de mayo de 2017 ÍNDICE

 

ÍNDICE.........................................................................................................................................................2 1. INTRODUCCIÓN......................................................................................................................... INTRODUCCIÓN................................................................................................................................. ........55 2. DESARROLLO DE LA TEMÁTICA..................................................................................................6 TEMÁTICA..................................................................................................6 2.1. DISEÑO EN PLANTA..................................................................................................................6 PLANTA..................................................................................................................6 2.1.1. SEGÚN LA SECRETARÍA SECRETARÍA DE COMUNIC COMUNICACION ACIONES ES Y TRANSPORTES TRANSPORTES -SCT (MÉXICO)...........................................................................................................................6 a)  b)

Topografía Topografía...... ............ ........... ........... ............ ........... ........... ............ ........... ........... ............ ............ ............ ........... ........... ............ ........... ........... ............ ........... ........... ..............8 ........8 Delimitación del área de estudio..............................................................................................9 estudio..............................................................................................9

c)

Levantamie Levantamiento nto topográfico topográfico de detalle detalle para para diseño de portales... portales......... ........... ........... ............ ........... ........... ...............10 .........10

d)

Replanteo Replanteo en campo previo previo a la construcc construcción.... ión......... ........... ............ ........... ........... ............ ........... ............. ........................ ....................10 ....10

e)

Criterios Criterios generales generales para para la definición definición de los los emportalam emportalamientos. ientos...... ........... ............ ........... ................ .....................13 ..........13

2.1.2. SEGÚN EL INSTITUTO NACIONAL NACIONAL DE VÍAS (COLOMBIA). (COLOMBIA)....... ........... ............ .......................15 ................15 a)

Radio mínimo mínimo de curvatura... curvatura........ ........... ............ ........... ........... ............ ........... ........... ............ ........... ........... ............ ........... ........... ............ ........... ........... .......16 .16

 b)

Recomendaciones generales generales para el diseño geométrico geométrico en planta:...................................... planta:............................. ..........18 .18

2.1.3. SEGÚN EL MANUAL MANUAL DE CARRETERAS, CARRETERAS, TÚNELES, TÚNELES, MUROS MUROS Y OBRAS OBRAS COMPLEMENTARIAS – MTC (PERÚ)..........................................................................18 a)

Portales.. Portales....... ........... ............ ........... ........... ............ ........... ........... ............ ........... ........... ............ ........... ........... ............ ........... ........... ............ ........... ........... ............ ........... ..........19 .....19

 b)

Enlaces próximos al túnel..................... túnel......................................................................................................19 .................................................................................19

c) d)

Enlaces Enlaces dentro dentro del túnel...... túnel............ ........... ........... ............ ........... ........... ............ ........... ........... ............ ........... ........... ............ ........... ........... .............. ..............19 ......19 Visibilida Visibilidadd en las curvas..... curvas.......... ........... ............ ........... ........... ............ ........... ........... ............ ........... ........... ............ ............ ............ ........... .................. ..............19 .19

e)

Tramos Tramos en tangente.. tangente....... ........... ............ ........... ........... ............ ........... ........... ............ ........... ........... ............ ........... ........... ............ ........... ........... .............. ..............20 ......20

2.2. DISEÑO EN PERFIL LONGITUDINAL.................................................................................21 LONGITUDINAL.................................................................................21 2.2.1. SEGÚN LA SECRETARÍA SECRETARÍA DE COMUNIC COMUNICACION ACIONES ES Y TRANSPORTES TRANSPORTES -SCT (MÉXICO).........................................................................................................................21 a) Perfil Perfil del terreno.... terreno......... ........... ............ ........... ........... ............ ........... ........... ............ ............ ............ ........... ........... ............ ........... ........... ..................... .....................21 ......21 2.2.2. SEGÚN EL INSTITUTO NACIONAL NACIONAL DE VÍAS (COLOMBIA). (COLOMBIA)....... ........... ............ .......................22 ................22 2.2.3. SEGÚN EL MANUAL MANUAL DE CARRETERAS, CARRETERAS, TÚNELES, TÚNELES, MUROS MUROS Y OBRAS OBRAS COMPLEMENTARIAS – MTC (PERÚ)..........................................................................24 a) Pendiente Pendiente...... ............ ........... ........... ............ ........... ........... ............ ........... ........... ............ ........... ........... ............ ........... ........... ............ ........... ........... ............ ........... ............ .........24 ..24 2.3. DISEÑO EN SECCIÓN TRANSVERSAL................................................... TRANSVERSAL................................................................... .......................... ............26 ..26 2.3.1. SEGÚN LA SECRETARÍA SECRETARÍA DE COMUNIC COMUNICACION ACIONES ES Y TRANSPORTES TRANSPORTES -SCT (MÉXICO).........................................................................................................................26 a) Gálibos Gálibos horizontal horizontal y vertical.... vertical.......... ........... ........... ............ ........... ........... ............ ........... ........... ............ ........... ........... ............ ........... ........... ...............27 .........27  b) Criterios generales para la configuración configuración geométrica de la secc sección...................................... ión......................................27 27 c) Evolución Evolución de la calzada calzada en función función del trazo trazo y su influe influencia ncia en la la definición definición de de la sección sección interior..............................................................................................................................................28 d) Definición Definición del ancho ancho de calzada... calzada........ ........... ............ ........... ........... ............ ........... ........... ............ ........... ........... ............ ........... ................... ................30 ..30 e) Acotamient Acotamientos... os......... ............ ............ ............ ........... ........... ............ ........... ........... ............ ........... ........... ............ ........... ........... ............ ........... ................ .....................31 ..........31 f) Banquetas Banquetas...... ........... ........... ............ ........... ........... ............ ........... ........... ............ ........... ........... ............ ........... ........... ............ ........... ........... ............ ........... ........... ..............33 ........33 g) Sección Sección geométrica geométrica para túneles túneles en carrete carreteras ras Tipo A2......... A2.............. ........... ............ ........... ........... ............ ...................34 .............34 h) Sección Sección geométrica geométrica para túneles túneles en carretera carretera Tipo A4........... A4................. ........... ........... ............ ........... ........... ............ ........... .......37 ..37 i) Sección Sección geométr geométrica ica para para túneles túneles en en carretera carretera Tipo Tipo A4 S........... S................. ............ ........... ............ ....................... ...................39 ...39  j) Faja separadora central..................................................................................................... central..........................................................................................................43 .....43

 

k)

Área para instalacio instalaciones... nes........ ........... ............ ........... ........... ............ ........... ........... ............ ............ ............ ........... ........... ............ ........... ................ ..................44 .......44

l)

Bahías Bahías de emergencia emergencia...... ............ ........... ........... ............ ........... ........... ............ ........... ........... ............ ........... ........... ............ ............ .................... ......................45 ........45

m) Criterios Criterios generales generales para la ubicación ubicación de bahías bahías de emergencia. emergencia....... ........... ........... ............ ........... ........... ................4 ..........466 n)

Túneles Túneles de escape escape o de emergencia.... emergencia.......... ............ ........... ........... ............ ........... ........... ............ ........... ........... ............ ........... ....................47 ...............47

o)

Galerías Galerías de cone conexión.. xión........ ............ ............ ............ ........... ........... ............ ........... ........... ............ ........... ........... ............ ........... ........... ............ ........... ........... ...........48 .....48

2.3.2. SEGÚN EL INSTITUTO NACIONAL NACIONAL DE VÍAS (COLOMBIA). (COLOMBIA)....... ........... ............ .......................49 ................49 a)

Secciones Secciones del cuerpo cuerpo del túnel...... túnel........... ........... ............ ........... ........... ............ ........... ........... ............ ........... ........... ............ ........... ........... ................5 ..........500

 b)

Bahías de parqueo (Nichos de Parqueo)................................................................................51

c)

Galerías Galerías de evac evacuació uación..... n........... ........... ........... ............ ........... ........... ............ ............ ............ ........... ........... ............ ........... ........... ..................... .....................52 ......52

d)

Nichos Nichos de emergenci emergenciaa SOS........ SOS.............. ............ ........... ........... ............ ........... ........... ............ ........... ........... ............ ........... ........... ............ ........... ........... .......53 .53

e)

Nichos Nichos de control de incendio... incendio......... ............ ............ ........... ........... ............ ........... ........... ............ ........... ........... ............ .................... .......................54 .........54

f)

Nichos Nichos de equipos equipos eléctricos eléctricos...... ............ ............ ........... ........... ............ ........... ........... ............ ........... ........... ............ ........... ........... ............ ........... ........... .......55 .55

2.3.3. SEGÚN EL MANUAL MANUAL DE CARRETERAS, CARRETERAS, TÚNELES, TÚNELES, MUROS MUROS Y OBRAS OBRAS COMPLEMENTARIAS – MTC (PERÚ)..........................................................................56 a)

Ancho Ancho de plataforma plataforma...... ............ ........... ........... ............ ........... ........... ............ ........... ........... ............ ........... ........... ............ ............ ............ ........... ........... .............56 .......56

 b)

Gálibo.......................................................... Gálibo.....................................................................................................................................58 ...........................................................................58

c)

Ancho Ancho de veredas.. veredas........ ............ ............ ............ ........... ........... ............ ........... ........... ............ ........... ........... ............ ........... ........... ............ ........... ........... ................5 ..........599

d)

Instalacio Instalaciones.. nes........ ............ ........... ........... ............ ............ ............ ........... ........... ............ ........... ........... ............ ........... ........... ............ ........... ........... ............ ........... ........... .......61 .61

e) f)

Conexione Conexioness transversa transversales... les......... ........... ........... ............ ........... ........... ............ ........... ........... ............ ............ ............ ........... ........... ............ ........... ..............62 .........62 Estacionam Estacionamiento iento de Emergencia Emergencia Vehicular Vehicular (Plazoleta (Plazoleta)...... )............ ............ ........... ........... ............ ........... ........... ...............63 .........63

g)

Módulos Módulos o refugios refugios de auxilio auxilio peatonal peatonal (nichos).... (nichos)......... ........... ............ ............ ............ ........... ........... ............ ........... ........... ........64 ..64

3. EXPLICAC EXPLICACIÓN IÓN DE CASO CASO PRÁCTICO PRÁCTICO (PROYECTO (PROYECTO ESCOGIDO ESCOGIDO POR POR EL GRUPO)..........65 GRUPO)..........65 3.1. PRINCIPALE PRINCIPALES S ESTUDIOS ESTUDIOS PARA DEFINIR LA TOPOGRAFI TOPOGRAFIA A Y DISEÑO DISEÑO VIAL DE UN TUNEL............................................................................................................................................. TUNEL.............................................................................................................................................65 65 3.1.1. Informe Técnico de Geodesia............................................................................. Geodesia....................................................................................... ...............65 .....65 3.1.2. Informe de Topografía....................................................................................................... Topografía................................................................................................ .......66 66 3.2. UBICACIÓN DEL AREA ESTUDIO........................................................... ESTUDIO........................................................................... .......................... ............66 ..66 3.3. ALCANCE DEL TUNEL YANANGO......................................................................................68 YANANGO......................................................................................68 3.4. ESTUDIO DEL DISEÑO GEOMÉTRICO..................................................................... GEOMÉTRICO.............................................................................. .........69 69 3.4.1. TRANSITABILIDAD ACTUAL............................................................................... ACTUAL...................................................................................... .......69 69 3.4.2. CLASIFICACIÓN DE LA CARRETERA........................................................................70 a) Clasifica Clasificación ción de la carretera carretera según su función......... función.............. ........... ............ ........... ........... ............ ........... ........... ............ ........... ...........7 ......700  b) Clasificación de acuerdo acuerdo a la demanda..................................................................................70 demanda..................................................................................70 c) Clasifica Clasificación ción según Condicione Condicioness Orográfica Orográficas...... s............ ............ ........... ........... ............ ........... ........... ............ ............. ...................70 ............70 3.4.3. CONTROLES CONTROLES BÁSICOS BÁSICOS DE DISEÑO DISEÑO...... ........... ........... ............ ........... ........... ............ ........... ........... ................... .........................71 ............71 a) Indice Indice Medio Anual (IMDA)...... (IMDA)............ ............ ........... ........... ............ ........... ........... ............ ........... ........... ............ ........... ........... ............ ................ ...........71 .71  b) Velocidad de Diseño..............................................................................................................72 Diseño..............................................................................................................72 c) Velocidad Velocidad de Marcha..... Marcha........... ........... ........... ............ ............ ............ ........... ........... ............ ........... ........... ............ ........... ........... ............ ........... ..................72 .............72 3.4.4. SECCIÓN TRANSVERSAL.............................................................. TRANSVERSAL....................................................................................... ...............................72 ......72 a) Número Número de Carriles Carriles de la Sección Sección Tipo........... Tipo................. ............ ............ ........... ........... ............ ........... ........... ............ ........... ..................73 .............73  b) Ancho de Calzada.................................................................................................................. Calzada..................................................................................................................73 73 c) d)

Bermas.... Bermas......... ........... ............ ........... ........... ............ ........... ........... ............ ........... ........... ............ ........... ........... ............ ........... ........... ............ ........... ................. ....................74 ........74 Ancho Ancho de Veredas... Veredas........ ........... ............ ........... ........... ............ ........... ........... ............ ........... ........... ............ ............ ............ ........... ........... ............ ........... ..............75 .........75

 

e)

Altura Altura de Gálibo..... Gálibo.......... ........... ............ ........... ........... ............ ........... ........... ............ ........... ........... ............ ........... ........... ............ ........... ........... ............ ........... ..........76 .....76

f)

Bombeos.. Bombeos........ ........... ........... ............ ........... ........... ............ ........... ........... ............ ........... ........... ............ ........... ........... ............ ........... ........... .............. ........................76 ................76

g)

Peralte... Peralte........ ........... ............ ........... ........... ............ ........... ........... ............ ........... ........... ............ ............ ............ ........... ........... ............ ........... ........... ..................... .....................76 ......76

h)

Cunetas.. Cunetas....... ........... ............ ........... ........... ............ ........... ........... ............ ........... ........... ............ ........... ........... ............ ........... ........... ............ ........... ........... ............ ........... ..........76 .....76

i)

Sección Sección Típica A del Túnel....... Túnel............. ........... ........... ............ ........... ........... ............ ........... ........... ............ ........... ........... ..................... ........................77 .........77

3.4.5. DISEÑO GEOMETRICO EN PLANTA Y PERFIL.........................................................77 a)

Distancia Distancia de Visibilidad Visibilidad..... ........... ............ ........... ........... ............ ........... ........... ............ ........... ........... ............ ........... ........... ............ ........... ........... ...............78 .........78

 b)

Tramos en Tangente.................................... Tangente...............................................................................................................79 ...........................................................................79

c)

Radios Radios Mínimos y Transición Transición de Peralte....... Peralte............. ............ ........... ........... ............ ........... ........... ............ ........... ........... ............ ...............79 .........79

d)

Sobreancho Sobreancho...... ............ ........... ........... ............ ........... ........... ............ ........... ........... ............ ........... ........... ............ ........... ........... ............ ........... ........... ............ ........... ...........7 ......799

e)

Diseño Diseño Geométrico Geométrico del Perfil Longitudinal.. Longitudinal........ ............ ............ ........... ........... ............ ........... ........... ............ ........... ........... ................7 ..........799

f)

Pendientes Pendientes Mínimas..... Mínimas........... ............ ........... ........... ............ ........... ........... ............ ........... ........... ............ ............ ............ ........... ........... ............ ........... ..............80 .........80

g)

Pendientes Pendientes Máximas.... Máximas.......... ............ ........... ........... ............ ........... ........... ............ ........... ........... ............ ........... ........... ............ ........... ................ .....................80 ..........80

h)

Longitudes Longitudes de curva...... curva........... ........... ............ ........... ........... ............ ........... ........... ............ ........... ........... ............ ........... ........... ............ ........... ........... ...............81 .........81

3.4.6. SECCIÓN SECCIÓN DEL TUNEL EN CONGESTION VEHICULAR.... VEHICULAR.......... ............ ........... ........... ............ ................81 ..........81  j)

Sección Típica “B” del Túnel................................................................................................ Túnel................................................................................................82 82

4. CONCLUSIONES................................................................................................................................83 CONCLUSIONES................................................................................................................................83 5. BIBLIOGRAFÍA............................................................................................................ BIBLIOGRAFÍA..................................................................................................................................84 ......................84 6. ANEXOS............................................................................................................................................... ANEXOS...............................................................................................................................................85 85

1. IN INTR TROD ODUC UCCI CIÓN ÓN

 

Priego de los Santos (2014), define el trazado en un túnel como obra lineal basada en métodos y técnicas que describen la forma del camino a seguir, sus dimensiones físicas y su relación con el entorno. El trazado de obras lineales consiste de forma gene genera ral, l, en la de defin finic ició iónn geom geomét étri rica ca y di dime mens nsio iona nall de es este te ti tipo po de ob obra rass de ingeniería. Por ende, el trazado es el tema prioritario a considerar en el diseño de un túnel, y en general se puede hacer con independencia de otros temas básicos como el objetivo de la obra subterránea, geometría del proyecto, la geología y geotecnia, el sistema constructivo, el cálculo de la estructura resistente y las instalaciones para la explotación. El diseño de trazado de obras, con características muy exigentes y las importantes obras de ingeniería acometidas en la actualidad, favorecen la creciente utilización de las innovaciones tecnológicas y el empleo de las herramientas informáticas más avanzadas. Cualquier obra de tipo lineal es una superficie regular insertada en un espacio tridimensional tridimensional (terreno), por lo que la reducción de su forma geométrica a un model mo deloo mat matem emáti ático co tridim tridimens ension ional al pue puede de res result ultar ar un tanto tanto comple compleja. ja. Dado Dado el  predominio que tienen las obras lineales de la dimensión longitudinal frente a la dimensión transversal, es habitual la simplificación de estudiar la forma del trazado que describe un punto característico de la sección transversal (centro o borde) por un lado, y por otro, la sección transversal a él vinculada (Priego de los Santos, 2014). Priego de los Santos (2014), precisa que, para la configuración geométrica de túne túnele les, s, se real realiz izaa un anál anális isis is bidi bidime mens nsio iona nal, l, pr pres esci cind ndid idoo de un unaa de la lass tr tres es dimensiones. De esta forma, si no se tiene en cuenta la dimensión vertical (cota o altitud), resulta el trazado en planta, proyección sobre un plano horizontal. Por otro lado, si no se tiene en cuenta más que una dimensión horizontal (la proyección sobre el terreno del trazado en planta), y junto a ella se considera la cota o altitud, resultará en alzado o perfil longitudinal. Esta simplificación del trazado en planta y en alzado (perfil longitudinal y sección transversal), resulta bastante práctica sin embargo no se debe olvidar que se trata de una simplificación, y que habrá que observar una cierta coord co ordina inació ciónn ent entre re ellos, ellos, de forma forma que queden queden sa satis tisfec fecha hass unas unas exi exige genci ncias as de seguridad, comodidad comodidad e integración del túnel en su entorno.

2. DESA DESARROL RROLLO LO DE LA T TEMÁTI EMÁTICA CA

 

2.1. DISE DISEÑO ÑO EN PLA PLANTA NTA 2.1.1.SE .SEG GÚN

LA

SECRETARÍA

DE

COMUNICACIONES

Y

TRANSPORTES -SCT (MÉXICO)

Los túneles de carretera se diseñan para favorecer el paso continuo y seguro de vehículos motorizados, a través de los obstáculos topográficos que impone la naturaleza al trazado del camino, siendo los más comunes, las montañas. Lo anterior implica que, en la mayoría de los casos, los túneles de carretera atraviesan macizos rocosos. Su diseño además de seguro, cómodo y funcional, debe ser estético. Este tipo de obras requiere de características geométricas particulares que obedecen a las necesidades del tráfico vehicular; sus excavaciones, de entre 100 y 140 m² de área, no son ni simples ni tienen la forma y dimensiones conve convencionales ncionales que suelen adoptar otros túneles, (hidráulicos, ferroviarios, etc.). Los túneles de carretera se caracterizan por su trazado y sección, definidos  por criterios geométricos de gálibos, pendiente, radio de curvatura y espacios necesarios para instalaciones. No obstante, el trazado en planta y  perfil del túnel dependen de los alineamientos de la carretera y de las cara caract cter erís ísti tica cass de ésta ésta,, con con la qu quee ti tien enee que que mant manten ener er un unaa ci cier erta ta homogeneidad; estos datos suelen ser más bien parámetros de entrada al diseño de la sección interior. El trazado en planta generalmente viene determinado por el alineamiento horizontal de la carretera y normalmente no puede variarse de forma sustancial. No responde a un planteamiento único, ya que depende de la longitud, ubicación e incidencia sobre las laderas donde se alojan las obras de emportalamiento. El pr proy oyec ecto to de traz trazad adoo de un tú túne nell de debe be to toma marr en cu cuen enta ta ci cier erta tass consid con sidera eracio cione ness imp import ortant antes es respe respecto cto a la visibi visibilid lidad, ad, como como ev evita itarr su  pérdida a la salida, ya que el cambio de las condiciones de luz dificulta la  percepción de la vía, pudiendo causar que el conductor disminuya de

 

forma abrupta la velocidad. Por tanto, es de suma importancia una buena coordinación entre la orientación del túnel y la iluminación. En el caso de túneles cortos (longitud < 200 m), se recomienda que tengan un trazo en tangente: es conveniente que al entrar pueda verse la salida (la  percepción de la luz natural al otro lado ayuda a no tener  deslumbramientos) deslumbramien tos) por las siguientes razones:



El conductor percibe el cambio de condiciones brevemente (200 m a 80-90 km/h =7 s).



El conductor puede percibir la existencia de objetos en la calzada por  contraste.

Si el túnel es más o menos largo (1,000 a 1,500 m), es importante disponer  de curvas en las bocas para evitar el deslumbramiento, facilitando una transición adecuada de las condiciones de luz. Para túneles de más de 1,500 m de longitud, se recomienda disponer de curv curvas as de radi radios os am ampl plio ioss pa para ra fa faci cili lita tarr un unaa ad adec ecua uada da di dist stan anci ciaa de visibilidad. Para el diseño del alineamiento vertical del túnel, deben tomarse en cuenta las siguientes consideraciones: consideraciones:



Una primera condición para un buen alineamiento vertical del túnel es el drenaje, por lo que debe asegurarse una pendiente mínima de 0.5%  para desalojar desalojar adecuadame adecuadamente nte el agua que ppueda ueda recibir el túnel. túnel.



Se requiere una pendiente mínima para drenar las aguas procedentes del macizo rocoso que son captadas por el sistema de impermeabilización y conducidas por el colector del túnel hacía el drenaje exterior.



Evitar curvas verticales, tanto convexas muy pronunciadas que no  permitan la visibilidad, como cóncavas que provoquen puntos bajos

 

que obliguen a requerir equipos de bombeo para desalojar el agua acumulada. 

Es conveniente contar con una pendiente longitudinal (entre 2 y 5 %) en túne túnele less bidi bidire recc ccio iona nale les, s, mien mientr tras as qu quee en un unid idir irec ecci cion onal ales es,, ascendente menor al 2% y descendente menor al 5%.



Ventilación natural en caso de túneles cortos y, pendientes adecuadas  para favorecer un óptimo funcionamien funcionamiento to de la ventilación de los túneles que lo requieran.



Tipo y composición de vehículos que circularán.

a) To Topo pogr graf afía ía.. La topografía es el elemento más importante para el trazado de un túnel carret car retero ero.. Es fundam fundament ental al que la con config figura uració ciónn topog topográf ráfica ica no tenga tenga errores significativos. Una mala definición del terreno se reflejará en los costos (mal cálculo del movimiento de tierras), o en que durante la obra se requieran cambios en la posición de los portales o en la geometría de los cortes o lo más grave, en un cambio en la longitud del túnel. Además, estos errores pueden llegar a afectar tiempos de ejecución, la construcción de estructuras anexas como puentes, viaductos y terraplenes, así como dañar, dañ ar, ca casas sas,, edi edific ficios ios,, ca camin minos os o instal instalac acion iones es (ga (gasod soduct uctos, os, línea líneass eléctricas, etc.). Al inicio de los trabajos debe realizarse la recopilación de información que  proporcione la Secretaría de Comunicacio Comunicaciones nes y Transportes para iniciar  con con los los trab trabaj ajos os de camp campoo del del pr proy oyec ecto to.. La in info form rmac ació iónn co cons nsis isti tirá rá  principalmente en la obtención de las plantas de kilómetro1 que contienen el alineamiento horizontal y vertical del camino y del túnel, así como la matema mat ematiz tizaci ación2 ón2 co corre rrespo spond ndien iente. te. As Asimi imismo smo,, se deb deberá erá recopi recopilar lar la información del tipo de carretera, velocidad de proyecto, el transito diario  promedio anual (TDPA) y composición vehicular que transitará por la carretera.

 

Con base en la recopilación de la información, deberán realizarse visitas de inspecció inspe cciónn y reco reconoci nocimient mientoo al sitio del proyecto proyecto con objeto objeto de verificar  que la información proporcionada corresponda con la que está planteada en campo.

Adicionalmente el proyectista deberá recopilar la información disponible de la zona en estudio, tanto en las diferentes Direcciones de la Secretaría de Comuni Comunica cacio ciones nes y Transp Transport ortes es como como en las ofi oficin cinas as del Instit Instituto uto  Nacional de Estadística Geografía e Informática (INEGI) y el Servicio Geológico Mexicano (SGM). Esto es: planos topográficos, geológicos, fotogr fot ografí afías as aé aérea reas, s, pla planta ntass y per perfile files, s, bancos bancos de nivel, nivel, refere referenci ncias as de estudios y todo lo necesario que pudiera ser útil para el proyecto. El lev levant antami amient entoo top topogr ográfi áfico co (situa (situació ciónn ac actua tuall del sit sitio) io) de debe be inclui incluir  r  altimetría, planimetría y toponimia que servirá de base para la elaboración del anteproyecto del trazado tanto del túnel como de la liga de los accesos, incluyendo los tajos de entrada y salida; deberá apoyarse en el mismo sistema de coordenadas y nivel del eje de la carretera aprobado y trazado en campo, debiendo dejar referencias de ese eje, las cuales se utilizarán  posteriormente en el el replanteo del proyecto proyecto aprobado aprobado..

b) Delimi Delimitac tación ión del del áre áreaa de estud estudio io El ancho del levantamiento topográfico en planta tendrá como mínimo 125 m a cada lado del eje longitudinal del túnel en proyecto. Para definir el ancho del área de estudio cuando sean túneles gemelos se considerarán los 125 metros para cada lado a partir de cada uno de los ejes. Debe tomarse en cuenta el límite del derecho de vía; en ocasiones está determinado de un lado mayor longitud que del otro, en tal caso el levantamiento topográfico deberá cubrir como mínimo hasta el derecho de vía. Para definir la longitud del levantamiento topográfico se considerarán 100 m a partir de la intersección del terreno con la rasante en cada uno de los accesos del túnel. En caso de que el terreno continúe paralelo o semi  paralelo a la rasante, deberán levantarse por lo menos 100 m delante del

 

 portal marcado en las plantas de kilómetro. kilómetro. Sí durante el estudio se plantea la po posi sibi bili lida dadd de mo move verr los los porta portale les, s, en es esee ca caso so el le leva vant ntam amie ient ntoo topográfico deberá cubrir el área necesaria para proyectar los tajos de acceso al túnel.

c) Leva Levantami ntamiento ento topogr topográfico áfico d dee detal detalle le par paraa dise diseño ño de por portales tales Los portales del túnel suelen ser un componente crítico de la obra debido a que, por lo general, se excavan en las partes más descomprimidas (y de  peor calidad) del macizo y/o en zonas de depósitos de talud que incluyen espesores importantes de suelo. Los portales son sin duda las obras más complejas de todo el proyecto. Lo anterior debido a que no se limitarán a la excavación de los tajos de acceso y a la estabilización de sus correspondientes taludes, sino que requerirán de todo un proceso de planeación previo a su definición geométrica, que incluya la disposición óptima de los espacios destinados a albergar las instalaciones de control y en su caso la salida del túnel de escape o emergencia (túneles mayores de 1500 m). Además, los tajos deben estar   planeados, cuando sea el caso, para ser compatibles con la obra de un segundo túnel a futuro. Los levantamientos topográficos en las zonas de los portales tienen que contar con un alto nivel de detalle, con curvas de nivel a cada metro y deberá deb eránn dib dibuja ujarse rse sec seccio ciones nes tra transv nsvers ersale aless con consid sidera erando ndo,, como como ya se mencionó, las áreas destinadas a los cuartos o edificios de control.

d) Repl Replante anteoo en ca campo mpo pr previo evio a la con construc strucción ción Antes de iniciar la construcción del túnel se realizará el trazado en campo del eje de proyecto, que consistirá en el replanteo de los puntos principales del alineamiento horizontal (PST, PI, PC, PT, TE, EC, PSCC, CE y ET) y estacas a cada 10 m en los portales y a cada 20 m en túnel, además de los intermedios que se requieran por topografía. La colocación de estacas

 

sobre el terreno del trazo deberá iniciarse fijando en campo la ubicación del eje del proyecto con la finalidad de que pueda comprobarse que no existen obstáculos en el área de construcción, tales que puedan obligar a modificar el trazo. En caso de que no existan obstáculos en el área, se llevará a cabo la colocación de estacas en el eje conforme al proyecto entr entreg egad adoo po porr la SC SCT; T; en caso caso co cont ntra rari rioo se de debe berá rá no noti tifi fica carr a la dependencia dependenc ia la problemática en específico. Los datos de trazo del eje de proyecto se reportarán tanto en libretas de campo cam po com comoo en regist registros ros de trazo trazo defini definitiv tivo, o, donde donde deberá deberánn qu queda edar  r  registrados, con nombre, esviaje y cadenamiento al centímetro, todos los detalles que se encuentren a lo largo y ancho del eje en estudio, tales como vías de comunicación existentes (caminos, carreteras pavimentadas, vías férreas) registrando asimismo su esviaje e igualdades de cadenamiento (operación vs. proyecto); líneas de energía eléctrica con esviaje, voltaje y altu altura ra de cond conduc ucto tore ress so sobr bree el te terr rren eno; o; du duct ctos os co conn su di diám ámet etro ro,,  profundidad y tipo de fluido que conducen; conducen; canales, cercas cercas (de alambre y/o  piedra), construccione construccioness (tipo y dimensiones); en el caso de los ríos y arroyos se registrará la elevación del N.A.M.E. observado en campo. Se anotará también el régimen de tenencia de la tierra (ejidal, comunal,  propiedad privada, etc.), linderos con los nombres de los propietarios y/o  posesionarios y límites de la divisió divisiónn política (Municipio, Esta Estado). do). Durante la construcción del túnel, es necesario replantear in situ el trazado del eje a partir de los puntos referenciados, los cuales deberán aparecer  dibujados en el Plano Topográfico General. Las referencias del trazo (mojoneras y objetos fijos) deberán ubicarse mediante coordenadas polares (ángulo y distancia). Las referencias (R1) deberán quedar fijas en tornillos de cruz de 4” o varillas de 3/8” ahogados en mojoneras de concreto de 20 cm de diámetro y 40 cm de profundidad; las referencias (R2) se ubicarán en objetos fijos que no se deformen con el tiempo.

 

En las tangentes deberán referenciarse puntos intervisibles distantes 300 m como máximo; en curvas se referenciarán los PI y los puntos inicial y final de cada curva (PC – PT ó TE – ET); cada punto referenciado deberá contar  con dos referencias intervisibles. Figura N° 1 - Planta General y tabla del alineamiento horizontal

  Fuente: Fuente: Secretaría  Secretaría de Comunicaciones y Transportes -SCT (México)

Fi Fina nalm lmen ente te,, la em empr pres esaa proy proyec ecti tist sta, a, co como mo pa part rtee de la in info form rmac ació iónn topográfica básica, deberá incluir en los planos del proyecto lo siguiente:



Dibujo de la planta y el perfil topográficos. Secciones transversales transversales a cada 10 m.



Ubicación de las referencias fijas sobre el terreno.



Alineamiento vertical y horizontal.



Ubicación de los portales y la extensión de las zonas de excavación a



cielo abierto. 

Elevaciones en planta y en el perfil longitudinal.



Símbolos de curvas horizontales.



Coordenadas UTM (o las que la Dependenc Dependencia ia determine).



 Norte.

 



 Flechas indicando la dirección al destino de la carretera o del tramo.



Tabla de datos de la geometría del alineamiento horizontal.



Tabla de elevaciones de subrasante y terreno natural para el perfil longitudinal.





Croquis de ubicación de la subrasante. Esquema de las secciones tipo en el interior del túnel y túneles falsos  para tangente y curva.



Croquis de localización.



Simbología.



Cuadro de notas.



Escalas (gráficas y numéricas).

Asimis Asi mismo, mo, deb deben en presen presentar tarse se planos planos de se secci ccione oness transv transvers ersale aless que incluyan información sobre: sección del terreno natural, geometría de la calzada, taludes de corte o terraplén, cadenamientos, elevaciones, etcétera. Estas secciones deberán abarcar un área de unos 30 m antes del plano de emportalamiento y 20 m después. En estas secciones deberán plasmarse los tratamientos propuestos en los taludes de los cortes. No es necesario  presentar secciones secciones topográfica topográficass a lo largo de todo todo el túnel.

e) Crite Criterios rios ge genera nerales les pa para ra la definició definición n de los em emport portalami alamiento entoss La posición de los accesos al túnel se deberán analizar y plantear con varias alternativas, tomando en cuenta el derecho de vía, variando los cadenamientos de entrada y de salida, las pendientes de los taludes en los cortes, adecuando la longitud del túnel por excavar, la de los emboquilles y la de túneles falsos, así como la altura de los cortes. De entre las posibles solu soluci cion ones es anal analiz izad adas as se de debe berá ránn el eleg egir ir aq aque uell llas as qu quee ar arro roje jenn la lass condiciones constructivas constructivas y de estabilidad más favorables para la obra.

 

Figura N° 2 – Tratamiento estético de los emportalamientos Tomada de Mott MacDonald.

  Fuente: Fuente: Secretaría  Secretaría de Comunicaciones y Transportes -SCT (México)

El cadenamiento para la sección de emportalamiento se fijará con base en las con condic dicion iones es geológ geológica icass y ge geoté otécni cnicas cas antici anticipad padas, as, en la cobert cobertura ura  juzgada conveniente conveniente para favorecer la esta estabilidad bilidad de la excavac excavación ión y en las condiciones topográficas, de tal forma que no resulten cortes excesivos debidos a la propia irregularidad del terreno. Para la solución definitiva deberá tomarse en cuenta la geometría, la volumetría y la estabilidad de las excavaciones a cielo abierto, así como los tratamientos requeridos en ellos. En todos los casos es recomendable la construcción de túneles falsos, los cuales mejoran la funcionalidad del túnel al evitar el riesgo de caídos de bloques sobre la calzada y disminuir  los efectos visuales de atrincheramiento y choque frontal. Además, estos túneles falsos con boquillas constituyen un acabado estético para la obra

 

Figura N° 3 – Isométrico de un tajo con boquillas prolongadas, sin y con relleno.

  Fuente: Secretaría Fuente: Secretaría de Comunicaciones y Transportes -SCT (México)

2.1.2.SEGÚN 2.1.2. SEGÚN EL INSTITUTO NACIONAL DE VÍAS (COLOMB (COLOMBIA) IA) El diseño geométrico en planta de un túnel vial de carretera está usualmente condicionado por el trazado geométrico de la vía existente. Sin embargo, se recomiend recom iendaa que el túnel sea uno de los facto factores res determin determinantes antes para el ajust ajustee del alineamiento, en búsqueda de las mejores condiciones para: ubicar los  portales, evitar las zonas identificadas como potencialmente inestables o interferencias urbanas existentes y, orientar el túnel de manera favorable

con respecto a estructuras geológicas importantes (e.g., zonas de falla).

El diseño en planta incluye la verificación de las condiciones de visibilidad mínima y señalización, tanto en los accesos, como en el interior del túnel, a partir de la velocidad y los criterios de diseño establecidos, con el fin de obtener un diseño en planta y perfil acorde con los requisitos técnicos establecidos en el presente manual. El diseño geométrico en planta de un túnel vial de carretera, y sus accesos, debe contemplar aspectos como la localización de los portales y sus accesos, la visibilidad en curva en el interior del túnel, la distancia de  parada, las curvas horizontales y las conexiones conexiones con galerías al interior del túnel. Estos aspectos, deben ser evaluados apropiadamente con el fin de

 

lograr un diseño óptimo desde el punto de vista técnico-económico y de seguri seg uridad dad,, de ac acuer uerdo do con las po polít lítica icass ambien ambiental tales es,, de tra transp nsport ortee y  planeación. Sin embargo, es importante anotar, que este diseño estará eventu eve ntualm alment entee co condi ndicio cionad nadoo por factor factores es de tipo tipo geomor geomorfol fológi ógico co y geológico, como también por las futuras condiciones de operación del  proyecto como tal.

a) Ra Radio dio mín mínimo imo de curva curvatur turaa El radio de curvatura mínimo dentro del túnel depende de la visibilidad en curva al interior de este. Para este manual se adoptan las recomendaciones de la normativa austriaca. El radio mínimo de curvatura está dado por la fórmula: Figura N° 4 – Radio mínimo

Fuente: Instituto Fuente:  Instituto Nacional de Vías (Colombia)

Figura N° 5 – distancia de seguridad en túneles

 

Fuente: Instituto Fuente:  Instituto Nacional de Vías (Colombia)

En caso de que la concepción y competencia del proyecto no permita la aplicación de los radios definidos en este manual, se deberán usar los ra radi dios os de defi fini nido doss en el Ma Manu nual al de Di Dise seño ño Geom Geomét étric ricoo de dell INVI INVIAS AS,,

 

acompañado de un análisis de la visibilidad/señalización dentro del túnel (análisis de riesgo). Desde Des de el pun punto to de vis vista ta de la ope operac ración ión,, se recomi recomiend endaa restri restringi ngirr la velocidad dentro del túnel a 80 km/h, o a la velocidad de operación de la vía de acceso, en caso de que ésta sea menor de 80 km/h. Cualquier  cambio en estos valores debe estar soportado por un análisis de los riesgos, que tenga en cuenta las condiciones de seguridad al interior del túnel durante la operación normal. Figura N° 6 – distancia de seguridad en túneles

 

Fuente: Instituto Fuente:  Instituto Nacional de Vías (Colombia)

Figura N° 7 – distancia de seguridad en túneles (gráfico )

 

 

Fuente: Instituto Fuente:  Instituto Nacional de Vías (Colombia)

b) Reco Recomenda mendacion ciones es generale generaless para el diseño diseño geomét geométrico rico en plan planta: ta:





Se recomienda solamente diseñar curvas del tipo espiral - circulo –  espiral. Se debe debe evit evitar ar que que el us usua uari rioo vi visu sual alic icee lo loss po port rtal ales es a gr gran ande dess distancias. Por tanto, se recomienda diseñar curvas horizontales en sus  proximidades.



En túneles de longitudes mayores de 1.500 m se recomienda diseñar  mínimo una curva por cada 1.500 m de longitud.



El diseño debe adaptarse a las condiciones de la localización del túnel y a la homogeneid homogeneidad ad del diseño geométrico de la carretera.

2.1.3.SEGÚN EL MANUAL DE CARRETERAS, TÚNELES, MUROS Y OBRAS COMPLEMENTARIAS – MTC (PERÚ) El diseño del trazo en planta de un túnel está sujeto a las mismas limitaciones y recomendaciones del diseño geométrico de la carretera, excepto algunas particularidades específicas propias de túnel. EL trazo no  puede variarse de forma sustan sustancial cial de la carretera carretera..

 

La velocidad de diseño de los vehículos dentro del túnel determinará el diseño geométrico del trazo correspondiente, que se hará de acuerdo con lo establecido en el Manual de carretas: Diseño Geométrico, vigente. La ve velo loci cida dadd má máxi xima ma de op oper erac ació iónn de dent ntro ro de dell tú túne nell se será rá la qu quee corresponde a la velocidad de diseño de la carretera reducida en no menos del 20% o reducido r educido en 20 km/h por tramos consecutivos. Deberán tenerse en cuenta los factores geológico-geotécnicos existentes y se procurará evitar los puntos o zonas conflictivas: fallas geológicas, zonas alteradas y otros. Para el diseño en planta, se establecen los siguientes criterios:

a) Portales Se recomienda que el trazo de la aproximación al túnel, sea tal que el  portal de éste sea visible por el conductor como mínimo, 15 segundos antes de llegar a él en cualquier circunstancia. Es decir, si V es la velocidad de proyecto de la carretera en k/h, el portal deber ser visible desde una distancia mínima dada por la expresión:



L= 4.17 x V, donde L está dado en metros

b) Enlace Enlacess próxi próximos mos al ttúne únell Es recomendable no realizar ningún tipo de conexión, intersección o rotonda en la calzada, ni modificación del número de carriles en los 300 metros, anteriores o posteriores, del inicio o final del túnel.

c) En Enla lace cess de dent ntro ro del del ttún únel el Se evitará los enlaces, en las entradas, salidas y dentro del túnel. Si son inevi inevitable tabless (por ejem ejemplo plo en tramos tramos urbanos) urbanos) se refor reforzará zará la iluminación en dichas zonas. Las bifurcaciones se señalizarán antes

 

del inicio túne túnell para que cada vehícu vehículo lo ingrese ingrese a este por el carril correspondiente a la salida que vaya a tomar y, de este modo,, evit modo evitar, ar, en lo posib posible, le, los camb cambios ios de carril carril dentro dentro del túnel.

En las incorporaciones se aumentará el número de carriles  posterior al enlace, de forma que los vehículos que entran no tengan que incorporarse a carriles ocupados por otros vehículos

d) Visibi Visibilid lidad ad een n la lass cu curva rvass Dentro del túnel se debe mantener una distancia de visibilidad mínima mín ima sup superi erior or a la dis distan tancia cia de pa parad radaa en ca caso so de una incidencia   El Centro de Estudios de Túneles de Francia (CETU) ha elaborado un modelo que relaciona la velocidad de proyecto, la  pendiente del trazo y el radio de curvatura mínimo admisible. En la Figura 2.1 se observa que en una curva de radio R, la distancia de visibilidad Dv depende de la distancia del observador  observador  al hastial del túnel. La expresión correspondiente es:

 R =

 Dv

2

8e

El valor valor de “e”  dependerá de los anchos de bermas y veredas adoptadas para la sección tipo del túnel, y es distinto según sea la curva a la derecha o a la izquierda Figura N° 8 – Distancia de visibilidad visibilidad en un túnel en curva

 

 

Fuente: Manual Fuente:  Manual de Carreteras, Túneles, Muros y Obras Complementarias – MTC (Perú)

e) Tr Tram amos os en ta tang ngen ente te La recta o tangente es un elemento de trazo que está indicado en carreteras de dos carriles para obtener suficientes oportunidades oportunidades de adelanta adel antamient mientoo y en cualquie cualquierr tipo de carretera carretera para adaptars adaptarsee a condicionamientos condicionamie ntos externos obligados (infraestructuras preexistentes), condiciones urbanísticas, terrenos llanos, etc.). Las longitudes mínimas admisibles y máximas deseables en los tramoss en tangente tramo tangente en los túne túneles les de un solo sentido, estarán de acuerd acu erdoo a lo est estab ablec lecido ido en el Manual Manual de Carre Carreter teras as:: Diseñ Diseñoo Geométrico vigente, en función de la velocidad de diseño, que están establecidas en la Tabla 302.01 del Tópico 302.03 del Capítulo 3 dadas por las expresiones siguientes:

 

Fuente: Manual de Carreteras, Túneles, Muros y Obras Complementarias – MTC (Perú Fuente: Manual

 

2.2. DISEÑO EN PERF PERFIL IL LONG LONGITUDINAL ITUDINAL 2.2.1.SE .SEG GÚN

LA

SECRETARÍA

DE

COMUNICACIONES

Y

TRANSPORTES -SCT (MÉXICO)

El proyecto del túnel deberá contener el perfil del terreno natural por el eje de proyecto, cadenamientos y elevaciones de la subrasante de proyecto, esca escala lass ho hori rizo zont ntal al y vert vertic ical al indi indica cand ndoo es esta taci cion ones es a ca cada da 20 m, y elevaciones a cada 1.0 m, acotando las elevaciones a cada 5 m; flechas indicando los destinos de la carretera en proyecto; estratigrafía del terreno, longitud de túnel excavado, ubicación de portales y túneles falsos.

a) Pe Perf rfil il del del tter erre reno no

Se ve veri rific ficar aráá el perfi perfill de dell terre terreno no ob obte teni nido do di dire rect ctam amen ente te en ca camp mpoo median med iante te nivela nivelació ciónn dif difere erenci ncial. al. La eleva elevació ciónn del banco banco de nivel nivel de arranque se propagará a partir de la elevación de dos bancos de nivel establecidos en la nivelación del eje de trazo del camino troncal.   Deberán establecerse dos bancos de nivel, como mínimo, por kilómetro, compro com proba bados dos a cad cadaa 500 500 m apr aproxi oxima madam dament ente, e, media mediante nte nivela nivelació ciónn diferencial de ida y vuelta, los cuales se ubicarán fuera del derecho de vía y en objetos fijos permanentes que no se deformen con el tiempo. La nivelación del terreno natural por el eje de proyecto consistirá en obtener las elevaciones de las referencias mediante nivelación diferencial en los puntos estacados a cada 20 m así como en los puntos principales del alineamiento horizontal y en los puntos intermedios de quiebre del terreno que presenten desniveles mayores de 0.50 m. Figura N° 9 – Perfil longitudinal

 

  Fuente: Fuente: Secretaría  Secretaría de Comunicaciones y Transportes -SCT (México)

2.2.2.SEGÚN 2.2.2. SEGÚN EL INSTITUTO NACIONAL DE VÍAS (COLOMB (COLOMBIA) IA) El dise diseño ño ge geom omét étric ricoo en perfi perfill de un tú túne nell vi vial al de ca carre rrete tera ra de debe be contemplar parámetros o factores que inciden en el nivel de servicio concebido para el proyecto, como el drenaje, la emisión de gases, las curvas verticales y la definición de las pendientes máximas admisibles. El drenaje debe ser capaz de evacuar los caudales, tanto de las aguas de infiltración del terreno como de aquellas que ingresen al túnel por otros motivos, de tal manera que no se disminuya el nivel de servicio esperado. El sistema de drenaje debe conectarse a un sistema de tratamiento de las agua aguass y cump cumpli lirr los los pará paráme metr tros os es esta tabl blec ecid idos os po porr la lass in inst stit ituc ucio ione ness ambientales que rigen la materia. Deben adoptarse pendientes adecuadas, y minimizar o evitar la inclusión de curvas verticales cóncavas en el interior del túnel. Es importante tener  en cuenta que la emisión de gases contaminantes aumenta progresivamente con la inclinación de la pendiente y que se hace excesiva a partir del 3%. Aunq Au nque ue las las pe pend ndie ient ntes es de desc scen ende dent ntes es má máxi xima mass no co conl nlle leva vann la lass consecuencias consecuen cias mencionadas, hay que tener en cuenta el “efecto chimenea” que ellas inducen y sus consecuencias en caso de incendio.

 

La Ta Tabl blaa 55-33 de dell Ma Manu nual al de Di Dise seño ño,, Cons Constr truc ucci ción ón,, Oper Operac ació iónn y Mantenimiento de Túneles de Carretera para Colombia (Instituto Nacional de Vía Vías), s), prese presenta nta las pendi pendient entes es máxim máximas as en túnele túneless (asce (ascende ndente ntess o descendentes) en Colombia, sugeridas a partir de la experiencia adquirida en el país en el diseño y construcción de obras de infraestructura. El uso de  pendientes mayores a estos valores, deberá estar soportado por un estudio de riesgos y seguridad. La pendiente longitudinal mínima para túneles de carreteras es del 0.5%. Salvo que las condiciones del proyecto lo impidan, el túnel se debe diseñar  de tal manera que el drenaje se logre por gravedad. Las curvas verticales  para el empalme con los portales deben deben cumplir con los radios mínimos de la Tabl Tablaa 55-44 de dell Manu Manual al de Di Dise seño ño,, Cons Constr truc ucci ción ón,, Oper Operac ació iónn y Mantenimiento de Túneles de Carretera para Colombia (Instituto Nacional de Vías). Figura N° 10 – Pendientes máximas para túneles viales de carretera en Colombia

Fuente: Instituto Fuente:  Instituto Nacional de Vías (Colombia)

Figura N° 11 – Radios mínimos verticales

 

Fuente: Instituto Nacional de Vías (Colombia) Fuente: Instituto

2.2.3.SEGÚN EL MANUAL DE CARRETERAS, TÚNELES, MUROS Y OBRAS COMPLEMENTARIAS – MTC (PERÚ) En el perfil longitudinal se consideran prioritarias las características funcio fun cional nales es de seg seguri uridad dad y com comodi odidad dad que se de deriv riven en de la

 

visibilidad disponible, que genere una deseable ausencia de pérdidas de trazo y de una variación continua y gradual.

a) Pendiente

Una primera condición para el trazo en perfil de un túnel es el drenaje de las aguas que afloran al mismo procedentes del terreno. Se debe asegurar una pendiente mínima de acuerdo a lo establecido en la Sec Secció ciónn 303 303.03 .03.01 .01 del del

Man Manual ual de Carre Carreter teras as::

Diseño Diseño

Geométrico vigente. Asimismo, deben evitarse los diseños cóncavos que produzcan puntos  bajos, pues se necesita necesitaría ría en ellos disponer un bombeo para impedir la acumulación de agua. La emisión de gases contaminantes de los vehículos aumenta con la inclinaci incli nación ón de la rampa rampa y se hace excesiv excesivaa a partir partir de un 2% de  pendiente. La velocidad de los vehículos pesados se reduce excesivamente en rampas superiores a esos valores, lo que obligaría a diseñar carriles adicionales para vehículos lentos.

La experiencia demuestra que cuanto mayor es la rampa, mayor es la probabilidad de que se produzca una avería de un vehículo, que quedaría inmovilizado, provocando reducción de la capacidad y riesgo de colisión. Las pendientes descendentes son, por el contrario, beneficiosas por  las razones contrarias a las anteriores, aunque en caso de incendio son perjudiciales por el efecto chimenea.

Las pendientes máximas serán determinadas de acuerdo a lo establecido en la Sección 303.03.02 del Manual de Carreteras: Diseño

 

Geométrico vigente, no obstante podrán variarse de acuerdo a las condicion cond iciones es específic específicas as del proyecto proyecto,, al criterio criterio y experienc experiencia ia del  proyectista; adicionalme adicionalmente nte tomar en cuenta lo establecido en la Tablaa 2.1 que reco Tabl recoge ge las limit limitacion aciones es de rampas rampas y pendient pendientes es en función de la longitud del túnel. Figura N° 12 – Pendientes y rampas máximas

Fuente: Manual de Carreteras, Túneles, Muros y Obras Complementarias – MTC (Perú Fuente: Manual

En cualquier caso, salvo justificación en contrario, el trazo en perfil del túnel será tal que en toda su long longitud itud la velocida velocidadd de los vehículos pesados no sea inferior a la velocidad de diseño de acuerdo a la categoría de la carretera.

2.3. DISEÑO EN SEC SECCIÓN CIÓN TR TRANSVERSAL ANSVERSAL 2.3.1.SE .SEG GÚN

LA

SECRETARÍA

DE

COMUNICACIONES

Y

TRANSPORTES -SCT (MÉXICO) En el dimensionamiento de la sección transversal de un túnel de carretera entran en juego diversos factores: tipo de carretera, ancho necesario para la circ circul ulac ació iónn de los los ve vehí hícu culo los, s, anch anchoo de la lass ba banq nque ueta tas, s, ne nece cesi sida dade dess geométricas de las instalaciones y equipamientos, etc. Con base en lo anterior y de acuerdo con las Normas de Servicios Técnicos de Proyecto Geométric Geomé tricoo (Re (Ref. f. 5), es conven convenien iente te enunci enunciar ar la clasif clasifica icació ciónn de las carreteras de acuerdo a su Tránsito Diario Promedio Anual (TDPA):

 

Además de las características de la carretera, el diseño de la geometría de la sección suele obedecer a aspectos propios del túnel como la geología, geotecnia, el procedimiento constructivo, etc.



Tipo A o Tipo A2 para un TDPA de 3,000 a 5,000 vehículos o

Tipo A4 para un TDPA de 5,000 a 20,000 vehículos



Tipo B para un TDPA de 1,500 a 3,000 vehículos



Tipo C para un TDPA de 500 a 1,500 vehículos



Tipo D para un TDPA de 100 a 500 vehículos



Tipo E para un TDPA hasta 100 vehículos

Para la definición de las secciones geométricas que a continuación se  presentan y que se pretende sirvan como guía para futuros proyectos de túneles de carretera en México, se toman en cuenta los tipos de carretera más comunes, en función de su TDPA y nivel de seguridad, que son los tipos A, B y C. En caso de que se requiera construir un túnel en carreteras tipo tipo D o E, es este te podr podráá proy proyec ecta tars rsee ut util iliz izan ando do lo loss mism mismos os cr crit iter erio ioss establecidos en este manual, pero adaptando la sección para cada caso en  particular.

a) Gál Gálibo iboss ho horiz rizont ontal al y vert vertica icall El gálibo vertical es la altura mínima permitida para que los vehículos circulen de manera segura en el interior del túnel. En México el gálibo vertical por norma es de 5.5 m. El gálibo horizontal estará en función del ancho de la corona, siendo conveniente dejar un espacio de por lo menos 25 cm con respecto a las banquetas del túnel para minimizar el riesgo de choque de las ruedas con estas estructuras (Figura 2.8). Figura N° 13 – Gálibos vertical y horizontal

 

Fuente: Secretaría de Comunicaciones y Transportes -SCT (México) Fuente: Secretaría

Por su parte, el gálibo vertical siempre deberá medirse perpendicular a la calzada, calza da, ind indepe ependi ndient enteme emente nte de la sobree sobreelev levaci ación ón qu quee és ésta ta ad adqui quiera era durante las curvas.

b) Crite Criterios rios gen general erales es para la configur configuración ación ge geomét ométrica rica de la secc sección ión La definición de la sección interior debe de cubrir todas las necesidades geométricas que, de acuerdo con el tipo de carretera que se trate, puedan  presentarse en los recorridos en túnel. Dicha definición partirá siempre de la situación más desfavorable que corresponde con la sobreelevación y sobreancho máximos en los tramos curvos. Además, cuando una carretera incluye varios túneles, siempre será conveniente homologar una geometría  para toda la obra, ya que esto permite proyectar sostenimientos-tipo, re reut util iliz izar ar cimb cimbra rass y es esta tabl blec ecer er cr crit iter erio ioss un unif ific icad ados os pa para ra to toda dass la lass instalaciones. Entonces, a partir de las dimensiones máximas de calzada puede fijarse la  posición de las banquetas, los gálibos y finalmente los arcos que conformarán la sección.

 

c) Evoluc Evolución ión de la calzada calzada en fun funció ción n del traz trazoo y su infl influen uencia cia en la definición de la sección interior Pa Para ra qu quee la pe pend ndie ient ntee tra trans nsve vers rsal al de la co coro rona na pu pued edaa ev evol oluc ucio iona nar  r  adecuadamente en las transiciones entre tangentes y curvas es necesario que la sección interior del túnel sea capaz de alojar en su totalidad a los gálibos sin importar la posición que adquieran. La experiencia constructiva ha demostrado que, en todos sentidos, resulta mucho más eficiente mantener una sección única y constante de la bóveda, alineada con un eje vertical, que obligar a que ésta gire en función de la  pendiente transversal que va adquiriendo la calzada a lo largo de una curva.  

La técnica para lograr lo anterior consiste en hacer variar la altura de desplante de las zapatas, así como la distancia entre la esquina interior de la banqueta y la junta de construcción (o junta de colado), tomando como  punto de referencia la rasante al centro del eje, para alcanzar la pendiente requerida, además de mantener constantes el ancho de corona y la altura del gálibo. Cabe hacer énfasis en que, cuando el túnel pase por una transición tangente-espiral-circular tangente-espiral-circular (o cualquier variante similar) no resulta  práctico manejar una evolución del ancho de corona en el interior, ya que esto implicaría variaciones importantes en la geometría de la sección, con sus cor corres respon pondie diente ntess com compli plicac cacion iones es técnic técnicas as durant durantee el colad coladoo del revest rev estimi imient ento. o. La Fig Figura ura 2.9 mue muestr straa un ejempl ejemploo de evoluc evolución ión de la calzada en curva y la forma en que la parte baja del túnel se adapta a ésta.  Nótese que la cota de la junta de construcción en las zapatas se mantiene constante. Figura N° 14 – Evolución de la calzada (Pendiente transversal )

 

Fuente: Secretaría de Comunicaciones y Transportes -SCT (México) Fuente: Secretaría

Lass ve La vent ntaj ajas as má máss im impo port rtan ante tess de ad adop opta tarr es esta ta té técn cnic icaa se li list stan an a continuación:



Se simplifica el control topográfico de las excavaciones durante la obra.



Cuando se colocan marcos metálicos puede definirse una geometría única para la mayor parte de la sección, siendo solo necesario adapta adaptarr el tamaño de las patas en las zonas de transición.



Se logr lograa un ahor ahorro ro im impo port rtan ante te en vo volu lume menn de ex exca cava vaci ción ón y en materiales de relleno para el pavimento, ya que cuando se tiene un piso de excavación plano en un tramo en curva se requiere una cantidad importante de relleno para conformar la calzada.



Cuando el túnel lleva revestimiento definitivo, el hecho de tener que girar gir ar la cim cimbra bra gen genera era innume innumerab rables les pro proble blemas mas de ali alinea neació ción, n, que tamb tambié iénn pued pueden en caus causar ar un ma mall ba bala lanc ncee de dell pe peso so de dell si sist stem emaa qu quee ocas oc asio ione ne de defe fect ctos os en la form formaa de la es estr truc uctu tura ra o en la lass ju junt ntas as transversales de colado.



Mantener las juntas de construcción entre zapatas y bóveda al mismo nivel siempre facilitará las labores de apoyo de la cimbra, de control

 

topográfico de los colados y de unión estructural, en caso de que haya acero de refuerzo (Figura 2.10). Figura N° 15 – Esquema de una cimbra en calzada inclinada, mantenimiento el nivel de la junta constructiva.

  Fuente: Secretaría Fuente: Secretaría de Comunicaciones y Transportes -SCT (México)

d) Defini Definició ción n del aanch nchoo de ca calza lzada da La calzada es la parte de la corona destinada al tránsito de los vehículos. El ancho de los carriles es de 3.50 m para todos los tipos de carretera: A2, A4 y A4S, B y C. Asimismo, el número de carriles debe ser el mismo que en la carretera troncal, de acuerdo con el tipo de vía, la intensidad de tráfico y el nivel de servicio. Los túneles de carretera generalmente tienen dos carriles y en ciertas circunstancias tres. Si fueran necesarios cuatro carriles

 

es preferible la opción de dos túneles paralelos de dos carriles cada uno, ya que las dificultades constructivas crecen debido al aumento del ancho de la exca excava vaci ción ón.. Ca Cabe be ha hace cerr énfa énfasi siss en qu que, e, si bi bien en en Méxi México co se ha hann constr con struid uidoo ya varios varios tún túnele eless de 4 car carril riles, es, esta esta sit situa uació ciónn siempr siempree ha obedecido a condicionantes topográficas extremas.

e) Aco Acota tami mieento toss En cuanto a los acotamientos, en México los túneles de carretera se han constr con struid uidoo sin co consi nsider derar ar su inc inclus lusión ión como como pa parte rte de la calza calzada. da. Lo ante anteri rior or se debe debe a fact factor ores es econ económ ómic icos os y de se segu gurid ridad ad du dura rante nte la construcción. Es evidente que al aumentar el ancho de la calzada aumenta no só sólo lo el anch anchoo del del túne túnell sino sino ta tamb mbié iénn su al altu tura ra;; en co cond ndic icio ione ness geotécnicas difíciles (las cuales casi siempre se presentan, al menos en algunos tramos del trazo), esto repercute en un incremento del riesgo geotécnico con su consecuente necesidad de robustecer los sistemas de sostenimiento. Figura N° 16 – Sección 26-t (sección estándar reducida sin acotamientos) de acuerdo con la Normativa Europea.

  Fuente: Secretaría Fuente: Secretaría de Comunicaciones y Transportes -SCT (México)

Para un caso típico de autopista en México, con un TDPA de 20,000 vehículos, en la Figura 2.12 se catalogaría como F. La nomenclatura 2×T9.5 de la Figura 2.12 quiere decir 2 tubos de 9.5 m de ancho total de la  base del túnel (BT), de acuerdo con las dimensiones que se indican en la Figura 2.13. En la tabla de la Figura 2.14 se muestra el resto de las dimensiones y en rojo se marca la del caso equivalente al del TDPA de

 

20,000. En dicha tabla puede verse además que, para túneles T9.5, el ancho de la superficie de rodamiento es de 7.0 m. Figura N° 17 – Sección 26-t (sección estándar reducida sin acotamientos) de acuerdo con la Normativa Europea.

 

Fuente: Secretaría de Comunicaciones y Transportes -SCT (México) Fuente: Secretaría

Figura N° 18 – Especificaciones geométricas para varios tipos de túneles carreteros de acuerdo con la Administración Noruega de Carreteras

  Fuente: Secretaría Fuente: Secretaría de Comunicaciones y Transportes -SCT (México)

Por último, la Figura 2.15 muestra la geometría del túnel T9.5. Nótese que la calzada no tiene acotamientos y sólo cuenta con dos espacios de 0.25 m a cada lado, entre los carriles y la banqueta, lo cual corresponde con los túneles típicamente construidos en México.

 

Figura N° 19 – Especificaciones geométricas para varios tipos de túneles carreteros de acuerdo con la Administración Noruega de Carreteras

Fuente: Secretaría de Comunicaciones y Transportes -SCT (México) Fuente: Secretaría

Por lo anterior y considerando que en túneles largos se proyectan bahías  para que en caso caso de emergenc emergencia ia o avería de algún vehículo, se es estacionen tacionen o se lleven hasta este sitio; se concluye que para túneles carreteros no se consideren acotamiento acotamientos. s.

f) Banquetas Las banquetas se definen como las fajas destinadas a la circulación de  peatones en el interior del túnel y están generalmente ubicadas a un nivel superior al de la calzada. En túneles de dos y tres carriles cuya longitud es menor a 500 m, no es muy frecuente el paso de peatones por las banquetas y el uso de éstas se limi limita ta a los los us usua uario rioss de vehí vehícu culo loss av aver eria iado doss y a lo loss empl emplea eado doss de mantenimiento. Por ello se considera un ancho de banqueta de 50 cm. En el caso de túneles mayores a 500 m de longitud, sí se considera una circ circul ulac ació iónn má máss frec frecue uent ntee de peat peaton ones es;; po porr un la lado do,, al te tene nerr más más

 

equi equipa pami mien ento to,, requ requie iere renn de un mayo mayorr nú núme mero ro de op oper erac acio ione ness de mantenimiento y por el otro, hay más usuarios que transitan hacia salidas de emer emerge genc ncia ia,, bahí bahías as,, nich nichos os o ap apar arca cade dero ros; s; po porr lo an ante teri rior or es esta tass secciones consideran banquetas de 85 cm de ancho.

Figura N° 20 – Sección de túnel con banqueta para tránsito peatonal.

Fuente: Secretaría de Comunicaciones y Transportes -SCT (México) Fuente: Secretaría

g) Secc Sección ión ge geométr ométrica ica par paraa túne túneles les en carre carretera terass Tipo A2 Túne Tú nele less de long longit itud ud me meno norr a 50 5000 m:  La ge geom omet etría ría de la se secc cció iónn  propuesta para este tipo de carretera se define considerando considerando la situación más desfavorable que corresponde a un grado de curvatura de 17°00´, con sobreelevación sobreelevac ión máxima de 10% y una ampliación de la calzada y la corona que, para una velocidad de proyecto de 50 km/h, es de 1.3 m. La sección propuesta está diseñada para funcionar en sentido bidireccional, con 2 carriles de 3.5 m cada uno en una primera etapa y si el TDPA aumenta; puede funcionar con 3 carriles de 3.5 m cada uno.   Al tratarse de túneles que pueden funcionar en sentido bidireccional, la ampliación de la calzada y la corona se repartirá entre los sentidos de

 

circulación (a/2) ubicando la ampliación en el lado interior de la curva del alineamiento horizontal. Siempre será importante mantener constantes tanto el ancho de corona como el gálibo. Para esto, la sección interior debe ser simétrica hasta la  junta de colado de las zapatas del revestimiento definitivo conservando un espacio libre de corona de 12.30 m y un gálibo de 5.50 m. En las Figuras 2.17 y 2.18, se muestra una sección transversal cuya línea de intradós está compuesta por tres arcos: uno central de 8.30 m de radio y 96.00° de apertura y dos laterales de 4.26 m de radio y 60.16° de apertura. La parte inferior de los hastiales consiste en segmentos rectos de longitud variable que van desde la junta de colado hasta una banqueta de 50 cm de ancho.

Figura N° 21 – Sección de túnel con banqueta para tránsito peatonal. Sección tipo en tangente para túnel de sentido bidireccional en carreteras Tipo A2 con longitud menor a 500 m. Línea de intradós.

Fuente: Secretaría de Comunicaciones y Transportes -SCT (México) Fuente: Secretaría

Figura N° 22 – Sección tipo en curva máxima para túneles de sentido bidireccional en carreteras Tipo A2 con longitud menor a 500 m. Línea de intradós.

 

Fuente: Secretaría de Comunicaciones y Transportes -SCT (México) Fuente: Secretaría

Túneles de longitud mayor a 500 m:   Para este tipo de carreteras la geometría del túnel es muy similar a la de túneles con longitud menor a 500 500 m; con la dife difere renc ncia ia que que, al re reqque ueri rirr más más ope pera raci cioones de mantenimiento, contempla una banqueta de 85 cm de ancho. En la Figura 2.19 se muestra una sección, simétrica hasta la junta de colado en el remate de las zapatas, que contiene un espacio libre de corona de 12.30 m y un gálibo de 5.50 m, misma que mantiene constantes los arcos de la bóveda y las paredes en los tramos de tangente y curva (Figura 2.20). La sección transversal, en su línea de intradós está compuesta por tres arcos, uno central de 8.30 m de radio y 96.00° de apertura y dos laterales de 5.05 m de radio y 51.13° de apertura. La parte inferior de los hastiales consiste en segmentos rectos de longitud variable que van desde la junta de colado hasta la banqueta que tiene un ancho de 85 cm.

Figura N° 23 – Sección tipo en tangente para túneles carreteras de sentido bidireccional Tipo A2 con longitud mayor a 500m. Línea de intradós.

 

Fuente: Secretaría de Comunicaciones y Transportes -SCT (México) Fuente: Secretaría

Figura N° 24 – Sección tipo en curva máxima para túneles carreteras Tipo A2 con longitud mayor a 500 m. Línea de intradós.

 

Fuente: Secretaría de Comunicaciones y Transportes -SCT (México) Fuente: Secretaría

h) Secc Sección ión ge geométr ométrica ica par paraa túne túneles les en carre carretera tera Ti Tipo po A4 Debi De bido do a la comp comple leji jida dadd técn técnic icaa y lo loss riesg riesgos os qu quee co conl nlle leva va la excavación de túneles de gran claro (ancho mayor a 20 m) no es recomendable proyectar secciones de 4 carriles. Siempre será más

 

seguro y económico separar las calzadas y construir túneles gemelos de doss carr do carril iles es.. Sin Sin em emba barg rgo, o, ex exis iste tenn si situ tuac acio ione ness en la lass qu quee la lass condiciones topográficas o la presencia de estructuras importantes en superficie no dejan libre otra alternativa.

La geometría del túnel propuesta para este tipo de situaciones se define, al igual que en los tipos anteriores, considerando la situación máss desf má desfav avor orab able le que, que, en es este te ca caso so,, co corr rres espo pond ndee a un gr grad adoo de curv curvat atur uraa de 7°30 7°30´, ´, con con so sobr bree eele leva vaci ción ón má máxi xima ma de 10 10% % y un unaa ampliación de calzada y corona que, para una velocidad de proyecto de 70 km/h, alcanza 1.7 m. Al tra tratar tarse se de túnele túneless que funcio funcionan nan en sen sentid tidoo bidire bidirecc ccion ional, al, la ampl am plia iaci ción ón de calz calzad adaa y coro corona na se re repa part rtee en entr tree lo loss se sent ntid idos os de circulación (a/2) ubicando el sobreancho en el lado interior de la curva del alineamiento horizontal. En las Figuras 2.21 y 2.22 se muestran una sección en tangente y curva, simétrica hasta la junta de colado en las zapatas, que contiene un espacio libre de corona de 18.2 m y un gálibo de 5.50 m. Figura N° 25 – Sección interior en tangente para carretera Tipo A4, con 2 carriles por cuerpo y franja separadora central.

  Fuente: Fuente: Secretaría  Secretaría de Comunicaciones y Transportes -SCT (México)

Figura N° 26 – Sección interior en curva para carretera Tipo A4, con 2 carriles por cuerpo y franja separadora central.

 

  Fuente: Fuente: Secretaría  Secretaría de Comunicaciones y Transportes -SCT (México)

i) Sección Sección ggeomé eométric tricaa par paraa túneles túneles en ccarre arretera tera Tipo A4 S Para este tipo de carreteras se diseñan túneles gemelos unidireccionales de 2 o 3 carril rrilees cada uno. no. Deb ebid idoo a que el áre reaa in inte teri rioor es considerablemente menor pueden construirse con más seguridad que una sección de 4 carriles. Esta tipología es la más adecuada para túneles de gran longitud, siempre y cuando se mantengan las medidas de seguridad establecidas para cada caso en específico. Figura N° 27 – Túneles gemelos para una carretera Tipo A4 S.

Fuente: Secretaría de Comunicaciones y Transportes -SCT (México) Fuente: Secretaría

Es muy común que, para resolver la operación bidireccional de las carreteras, sin caer en secciones muy grandes o de cuatro carriles, se opte por construir túneles gemelos, para 2 o 3 carriles cada uno,

 

espa espaci ciad ados os cent centro ro a cent centro ro un unaa di dist stan anci ciaa ta tall qu quee impi impida da la lass interf int erfere erenc ncias ias en su con constr strucc ucción ión y que ev evite ite que una ex excav cavaci ación ón influy inf luyaa en el com compo porta rtamie miento nto def deform ormaci aciona onall de la otra. otra. Exist Existen en recomendaciones como la de espaciar los túneles gemelos un mínimo de 2 diámetros, pero muchas veces la topografía impone condicionantes que acaban por definir esta separación. De cualquier  form forma, a, la de defi fini nici ción ón de la di dist stan anci ciaa en entr tree tú túne nele less de debe be ve veni nir  r  acompañada por un previo análisis geotécnico que además contemple los procedimientos constructivo constructivos. s.

Túneles de longitud menor a 500 m , La geometría de la sección  propuesta para este tipo de carretera se define considerando considerando la situación más desfavorable que corresponde a un grado de curvatura de 7°30´, con sobreelevación máxima de 10% y una ampliación de la calzada y la corona que, para una velocidad de proyecto de 70 km/h, es de 0. 0.80 80 m. Al trat trataars rsee de tú túne nele less qu quee fu funnci cioona nann en se sent ntid idoo unidireccional, la ampliación de la calzada y la corona se ubicará en el lado interior de la curva del alineamiento horizontal. La sección de cada túnel es simétrica hasta la junta de colado en el remate de las zapatas, con un espacio libre de corona de 8.3 m y un gálibo de 5.50 m; los arcos de la bóveda son constantes, así como las  paredes en los tramos de tan tangente gente y curva.

En la Figura 2.24 se muestra una sección transversal cuya línea de intradós está compuesta por tres arcos, uno central de 6.90 m de radio y 60.00° de apertura y dos laterales de 3.90 m de radio y 80.68° de apertura. La parte inferior de los hastiales consiste en segmentos rectos de longitud variable que van desde la junta de colado hasta la banqueta que tiene un ancho de 50 cm. La Figura 2.25 muestra la sección en curva.

 

Figura N° 28 – Sección tipo en tangente para túnel de longitud menor a 500 m, de sentido unidireccional, con 2 carriles en carreteras Tipo A4 S.

 

Fuente: Secretaría Fuente:  Secretaría de Comunicaciones y Transportes -SCT (México)

Figura N° 29 – Sección tipo en curva para túnel de longitud menor a 500 m, de sentido unidireccional, con 2 carriles en carreteras Tipo A4 S.

  Fuente: Secretaría Fuente: Secretaría de Comunicaciones y Transportes -SCT (México)

Túneles de longitud mayor a 500 m, Por su longitud, al requerir más operaciones de mantenimiento, la geometría propuesta, contempla una  banqueta de 85 cm de ancho. En la Figura 2.26 se muestra una sección simétrica hasta la junta de colado, en el remate de las zapatas, que contiene un espacio libre de corona de 8.30 m y un gálibo de 5.50 m. La Figura 2.27 muestra la sección en curva.

 

Figura N° 30 – Sección tipo en tangente para túnel de longitud mayor a 500 m, de sentido unidireccional, con 2 carriles en carreteras Tipo A4 S.

 

Fuente: Secretaría de Comunicaciones y Transportes -SCT (México) Fuente: Secretaría

Figura N° 31 – Sección tipo en curva para túnel de longitud mayor a 500 m, de sentido unidireccional, con 2 carriles en carreteras Tipo A4 S.

 

Fuente: Secretaría de Comunicaciones y Transportes -SCT (México) Fuente: Secretaría

Figura N° 32 – Carretera Tipo A2 de sentido bidireccional en operación.

 

Fuente: Secretaría Fuente:  Secretaría de Comunicaciones y Transportes -SCT (México)

Figura N° 33 – Carretera Durango-Mazatlán en operación.

Fuente: Secretaría de Comunicaciones y Transportes -SCT (México) Fuente: Secretaría

 j) Faja separa separadora dora central La faja separadora central deberá proyectarse únicamente en carreteras Tipo A4. Las barreras centrales son dispositivos de seguridad que se emplean  para dividir los carriles de circulación contraria y su objetivo es incrementar la seguridad de los usuarios al prevenir que los vehículos invadan los carriles inversos. También pueden servir para disipar la

 

ener energí gíaa de dell im impa pact ctoo en caso casoss de ac acci cide dent nte. e. Norm Normal alme ment ntee so sonn  prefabricadas,, de concreto simple o reforzado y también existen las  prefabricadas metálicas; en todos los casos deberán cumplir la normativa SCT NCTR-CAR-1-07-009 y 010. Figura N° 34 – Barra central de concreto. Túnel Baluarte, Carretera DurangoMazatlán.

  Fuente: Secretaría Fuente: Secretaría de Comunicaciones y Transportes -SCT (México)

k) Área Área pa para ra iinst nstala alacio cione ness Al dimensionar la sección del túnel, se debe tener en cuenta la ubicación de las instalaciones. De éstas, la que tiene mayor influencia es la ventilación. Si se trata de ventilación longitudinal debe dejarse un espacio suficiente en la bóveda para los equipos, teniendo en cuenta que su diámetro puede alcanzar los 1.5 m.

Figura N° 35 – Sección de túnel con instalaciones.

 

Fuente: Secretaría de Comunicaciones y Transportes -SCT (México) Fuente: Secretaría

 

La iluminación no requiere demasiado espacio, aunque es conveniente colocarla por  encima de la altura de gálibo y obedece a un diseño especifico. La señalización vertical suele ubicarse sobre las aceras o por fuera del gálibo. Por otra parte, las canalizaciones para cables y otras instalaciones se suelen colocar bajo las banquetas o adheridas al hastial en bandejas porta-cables.

l) Bahí Bahías as d dee eeme merg rgen enci ciaa La parada accidental, por avería o choque de un vehículo en el interior de un túnel,  puede producir una perturbación importante en el tráfico o un accidente grave. Tomando en cuenta algunas experiencias y la normativa internacional, en túneles de longitud mayor a 1000 m es necesario diseñar bahías de emergencia que permitan alojar vehículos averiados o con algún otro tipo de incidencia. Dichas bahías pueden hacerse hace rse coincidir coincidir con las galerías de conexión conexión vehiculare vehiculares, s, siempre siempre y cuando cuando estás estás tengan libre acceso al túnel en caso de emergencia. Las bahías de emergencia se sugieren sean de una longitud efectiva de 50 m, de 3.5 m de carril y espaciadas en distancias no mayores a 800 m por sentido de circulación; se diseñan alternadas para evitar construir una enfrente de otra. En las siguientes figuras se muestran las dimensiones recomendadas para las bahías de emergencia.

 

Figura N° 36 – Sección tipo de bahía de emergencia derecha a línea de intradós.

 

Fuente: Secretaría de Comunicaciones y Transportes -SCT (México) Fuente: Secretaría

Figura N° 37 – Sección tipo de túnel con bahía de emergencia.

 

Fuente: Secretaría Fuente:  Secretaría de Comunicaciones y Transportes -SCT (México)

m) Criterios generales generales para la u ubicación bicación de ba bahías hías de emerg emergencia encia

 

La cantidad, distribución y separación de las bahías de emergencia dependerá de la long longit itud ud del del túne túnel, l, de su cond condic ició iónn unid unidir irec ecci ciona onall o bi bidi dire recc ccion ional al y de la lass necesidades particulares de cada proyecto. Se deberán tomar en cuenta los siguientes criterios para asegurar la funcionalidad de las l as bahías, así como su construcción:

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Las primeras bahías de emergencia deberán ubicarse a partir de 400 m de distancia desde los portales.

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En el caso de túneles que requieran una sola bahía de emergencia, ésta se ubicará al centro del túnel; sí el túnel es bidireccional, no se diseñaran dos bahías en el mismo cadenamiento ya que la sección de excavación sería demasiado grande.

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Las bahías de emergencia que se encuentren en diferentes sentidos de circulación, deberán tener una separación entre ellas de al menos 100 m.

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Las bahías podrán ubicarse en los lugares donde existan salidas de emergencia (galerías de conexión), siempre y cuando estas tengan libre acceso al túnel, sin que un vehículo descompuesto obstruya el  paso de los vehículos de eemergencia mergencia o la ssalida alida de personas. personas. Figura N° 38 – Distribución de Bahías de emergencia, túnel bidireccional.

 

Fuente: Secretaría Fuente:  Secretaría de Comunicaciones y Transportes -SCT (México)

Figura N° 39 – Bahía de emergencia y galería de conexión, túnel El Sinaloense.

 

 

Fuente: Secretaría de Comunicaciones y Transportes -SCT (México) Fuente: Secretaría

n) Túne Túneles les d dee escape escape o de emer emergenc gencia ia En túneles de longitud mayor a 1500 m que no tengan contemplado un túnel paralelo (túnel gemelo) es necesario proyectar un túnel de escape o de emergencia paralelo al túnel de diseño. Las dimensiones de este túnel o galería de escape deberán ser  suficientes para permitir el paso de los vehículos de emergencia; además de contar  con galerías de conexión las cuales pueden hacerse coincidir con las bahías de emergencia.

Figura N° 40 – Sección geométrica y conceptual de túnel de escape.

  Fuente: Fuente: Secretaría  Secretaría de Comunicaciones y Transportes -SCT (México)

 

Figura N° 41 – Planta de túnel de escape (Galería).

 

Fuente: Secretaría Fuente:  Secretaría de Comunicaciones y Transportes -SCT (México)

o) Ga Gale lerí rías as d dee co cone nexi xión ón En túneles gemelos y en túneles con galería de escape será necesario proyectar  galerías de conexión con la finalidad de dar acceso a los vehículos de emergencia o  para evacuar personas de manera rápida y eficiente. Las galerías de conexión se diseñarán a una distancia no mayor a los 400m; en caso de túneles gemelos de menos de 500 m de longitud se proyectará al menos una galería de conexión a la mitad del túnel.

Figura N° 42 – Sección tipo de galería de conexión en túnel con galería de escape.

Fuente: Secretaría de Comunicaciones y Transportes -SCT (México) Fuente: Secretaría

 

Figura N° 43 – Isométrico de galería de conexión para túneles gemelos.

 

Fuente: Secretaría Fuente:  Secretaría de Comunicaciones y Transportes -SCT (México)

2.3.2.SEGÚN 2.3.2. SEGÚN EL INSTITUTO NACIONAL DE VÍAS (COLOMB (COLOMBIA) IA) Las secciones que se describen a continuación deben ser evaluadas dentro de la etapa del diseño geomecánico. El diseño debe respetar las dimensiones mínimas establecidas aquí. Se resalta que las secciones de servicio, por definición, constituyen un área libre dentro de la sección transversal del túnel. Por tanto, el dimensionamiento general del túnel debe tener en cuenta, no solamente las secciones descritas en este numeral, sino también las áreas mínimas requeridas para el correcto funcionamiento de los sistemas electromecánicos.

a) Sec Seccio ciones nes del cuer cuerpo po d del el tú túnel nel En Colombia, la Ley 105 de 1993 especifica que el ancho de carril en las vías nacionales será de 3.65 m, razón por la cual en Colombia se asume este valor   para el ancho de carril dentro del túnel. El gálibo vehicular mínimo en los túneles viales de carretera en Colombia se concibe a partir del mínimo especificado para los puentes de la red vial nacional, el cual en su última versión estipula un valor de 5.0 m.

 

El valor mínimo de ancho del andén para los túneles viales de carretera es 0.90 m. Para túneles con longitudes mayores a 1000 m se requiere un ancho mínimo de 1.0 m. El ancho de la berma constituye el aumento en la sección transversal de una calzada, este ancho se establece entre 0.35 m y 0.40 m dependiendo de la longitud del túnel, el ancho no debe sobre pasar los 0.50 m. A continuación, se resumen las dimensiones mínimas para cada uno de los  parámetros mencionados, formuladas con base en la experiencia adquirida en este este ti tipo po de ob obra rass de in infr frae aest stru ruct ctur uraa en el país país y la lass reco recome mend ndac acio ione ness generales de normativas internacionales (Tabla 5-5). Se pre presen sentan tan de igu igual al manera manera las distan distancia ciass máxima máximass entre entre gal galerí erías as de evacuación y nichos de parqueo. La adopción de distancias superiores a éstas debe debe esta estarr so sopo port rtad adaa po porr un an anál ális isis is de ri ries esgo goss para para la lass cond condic icio ione ness  particulares del túnel. Figura N° 44 – Sección transversal de los túneles de carretera en Colombia

 

Fuente: Instituto Fuente:  Instituto Nacional de Vías (Colombia)

Figura N° 45 – Sección transversal de servicio túneles carreteros en Colombia

 

 

Fuente: Instituto Fuente:  Instituto Nacional de Vías (Colombia)

b) Bahí Bahías as de parqueo parqueo (Nich (Nichos os d dee Pa Parque rqueo) o) Las bahías de parqueo permiten el estacionamiento temporal de vehículos que  presenten averías dentro del túnel, permitiendo llaa libre circulación dentro del túnel. Localización: se localizan a una distancia máxima de 1000 m del portal y con una separación máxima, a cada costado, de 1000 m entre ellas. Su distribución dentro del túnel debe ser, en lo posible, simétrica entre los portales. En túneles con trá tráfic ficoo bid bidire irecci cciona onal,l, las bah bahías ías de par parque queoo se ubican ubican int interc ercala aladas das respetando la distancia máxima mencionada (1000 m) en cada sentido (ver  Figura 5-6). La longitud mínima de las bahías de parqueo es de 40 m, sin contar el muro deflector de transición, cuya longitud es > 4 m en la entrada y > 8 m en la salida, como lo muestra la Figura 5-8. Las bahías de parqueo pueden sustituirse por un carril de emergencia a lo largo de todo el túnel, con un ancho mínimo de 3.35 m, medido a partir del  borde externo de la marca de pintura ddel el carril (Atot).

Figura N° 46 – Esquema localización bahías de parqueo

 

 

Fuente: Instituto Nacional de Vías (Colombia) Fuente: Instituto

Figura N° 47 – Sección transversal de servicio de las bahías de parqueo

 

Fuente: Instituto Nacional de Vías (Colombia) Fuente: Instituto

Figura N° 48 – Bahía de Parqueo (dimensiones en planta)

 

Fuente: Instituto Fuente:  Instituto Nacional de Vías (Colombia)

c) Ga Gale lerí rías as de eeva vacu cuac ació ión n Estas galerías son utilizadas para la evacuación de los usuarios y prestación de servicios en casos de emergencia. Conectan el túnel principal, bien sea con un

 

túnel paralelo, o directamente con la superficie. Las galerías se subdividen en: Galerías Peatonales (GP) y Galerías Vehiculares (GV). Localización: se localizan cada 500 m en túneles de longitud superior a 1000 m. En el caso de galerías vehiculares, la distancia máxima se establece en 1000 m. La pendiente máxima permitida para las galerías de evacuación es de 10% tanto para las vehiculares (GV) como para las peatonales (GP). La Figura 5-9  presenta la sección transversal transversal de servicio ppara ara galerías GV y GP. Figura N° 49 – Sección transversal de servicio de las galerías de evacuación

 

Fuente: Instituto Nacional de Vías (Colombia) Fuente: Instituto

d) Nicho Nichoss de emerge emergenci nciaa SOS SOS Los sistemas de llamada en caso de emergencia son un equipamiento estándar  de las carreteras, incluidos los túneles y los tramos de concentración de riesgo. Los sistemas de llamado de emergencia se pueden construir con un nicho,  junto con el equipamiento necesario para una comunicación de emergencia con con el ce cent ntro ro de co cont ntro rol. l. Lo Loss ni nich chos os de em emer erge genc ncia ia debe debenn te tene nerr unas unas dimensiones mínimas de 1.65 m Largo X 0.9 m Ancho x 2.2 m Alto (Figura 5-10). Estos pueden ser remplazados por postes SOS (numeral 6.14.3.1). Localización: En el tramo principal del túnel y espaciados máximo cada 250 m para túneles superiores a 500 m. En túneles con tráfico bidireccional, el sistema S.O.S se ubicará intercalado respetando una separación máxima (250 m) en cada sentido. Cuando los nichos de emergencia coincidan con las

 

 bahías de parqueo, el nicho debe ubicarse al final de la bahía procurando que quede en el centro del campo visual del conductor. Se debe suministrar al meno me noss un si siste stema ma de ll llam amad adaa de em emer erge genc ncia ia S. S.O. O.S S en ca cada da gale galerí ríaa de emergencia del túnel.

e) Nicho Nichoss de contro controll de incend incendio io Las dimensiones mínimas de los nichos de control de incendio se presentan en la Figura 5-11 y Figura 5-12. Localización: El conjunto de Nicho + Hidrantes deberá instalarse máximo cada 250 m para túneles superiores a 500 m. Cualquier túnel con una longitud superior a 250 m debe contar con hidrantes en las zonas de portales. El conjunto de Gabinete + Manguera deberá ser ubicado máximo cada 50 m. Las especificaciones y localización del sistema de protección contra incendios se encuentran en el numeral 6.14. Figura N° 50 – Dimensiones Típicas del Nicho de Emergencia

 

Fuente: Instituto Nacional de Vías (Colombia) Fuente: Instituto

Figura N° 51 – Dimensiones Típicas de Nicho de Control de Incendio (Planta)

 

 

Fuente: Instituto Nacional de Vías (Colombia) Fuente: Instituto

Figura N° 52 – Dimensiones de Nicho de control de incendio (perfil)

 

Fuente: Instituto Fuente:  Instituto Nacional de Vías (Colombia)

f) Nic Nicho hoss de equipo equiposs eeléc léctri trico coss Los nichos eléctricos hacen parte del sistema eléctrico del túnel y albergan las subestaciones eléctricas para el suministro de potencia del túnel. A los nichos eléctricos se debe impedir la entrada de personas no autorizadas, por lo que todos sus accesos deben tener puertas.

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Los túneles con longitudes menores o iguales a 500 m no deben contener  nichos eléctricos. Las subestaciones en estos túneles se deben disponer en el área de portales por fuera del túnel.

 

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En túneles unidireccionales, se recomienda ubicarlos sobre el costado izquierdo respecto al sentido del flujo vehicular.

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Deben contener una bahía de parqueo para los vehículos de mantenimiento y para evitar el cierre de un carril de túnel

Figura N° 53 – Dimensiones de Nicho de control de incendio (perfil)

 

Fuente: Instituto Fuente:  Instituto Nacional de Vías (Colombia)

2.3.3.SEGÚN EL MANUAL DE CARRETERAS, TÚNELES, MUROS Y OBRAS COMPLEMENTARIAS – MTC (PERÚ) En el dimensionamiento de la sección transversal de un túnel entran en  juego diversos factores: ancho necesario para la circulación del tráfico, gáliboo nece gálib necesario sario para la circu circulació laciónn de los vehículos vehículos,, ancho de las veredas, bermas, necesidades geométricas de las instalaciones como pase de duetos, sistemas de drenaje, entre otros equipamientos del túnel y  por último, la propia construcción del túnel. Por cuestiones de seguridad, es recomendable que los túneles sean como mínimo de dos carriles, no obstante en casos debidamente justificados, la autoridad autoridad competente competente podrá autorizar autorizar le ejecución ejecución de proyectos proyectos de túneles con un solo carril.

 

a) An Anch choo de pl plat ataf afor orma ma El ancho de los carriles es generalmente de 3.60 m como mínimo en concordancia con el Manual de Carreteras: Diseño Geométrico vigente; normalmente no se emplean carriles más estrechos de dichos valores, salvo circunstancias excepcionales como son los carriles adicionales para vehículos lentos que pueden ser de 3.00 m. En algunos casos podrían utilizarse anchos de carril diferentes a los señalados, los que deberán ser técnicamente justificados para las características específicas de cada  proyecto. El número de carri carriles les debe ser el mismo que en la carr carretera etera al aire libre, dependiendo del tipo de vía, de la intensidad del tráfico y del nivel de servicio de la vía. Los túneles de carretera generalmente tienen dos carriles y en ciertas circunstancias tres. Si fueran necesarios cuatro carriles es preferible la opción de dos túneles paralelos de dos carriles cada uno, ya que las dificultades constructivas crecen aproximadamente con el cuadrado del ancho del túnel. Los tres carriles se utilizan en túneles unidireccionales con mucho tráficoo (en área tráfic áreass urba urbanas), nas), o en túnel túneles es bidir bidireccio eccionales nales con rampa superior a un 3%, y con un carril para vehículos lentos. El ancho de la berma viene impuesto por el efecto pared, que limita la capacidad capa cidad de la vía, y por la posib posibilida ilidadd de exist existencia encia de vehíc vehículos ulos averiados en el lado derecho de la circulación. Para el caso de túneles urbanos se deberá disponer de un ancho mínimoo de berma de 3.00 m, y para los túnel mínim túneles es rura rurales les se deberá disponer dispo ner un anch anchoo mínim mínimoo de berma de 1.20 m, pudié pudiéndose ndose utilizar  anchos menores, dependiendo de las características del túnel, lo cual deberá ser justificado por el proyectista.

 

Los anchos del carril y bermas del túnel serán las establecidas en el Manual Man ual

de Car Carret retera eras: s:

Dis Diseñ eñoo

Geo Geomét métric ricoo

vig vigent entee

con

alg alguna unass

modificaciones establecidas en las siguientes secciones:

Figura N° 54 – Sección del túnel de una Carreteras de calzadas separadas (autopista)

 Fuente: Manual  Fuente:  Manual de Carreteras, Túneles, Muros y Obras Complementa Complementarias rias – MTC (Perú

Figura N° 55 – Túneles para Carreteras con clasificación de primera clase .

Fuente: Manual Fuente:  Manual de Carreteras, Túneles, Muros y Obras Complementarias – MTC (Perú

 

b) Gálibo El gálibo gálibo no será infer inferior ior a 5.50 m, en ningún punto de la  plataforma ni en las zonas accesibles a los vehículos; además el túnel deberá tener una altura adicional suficiente que permita la instal ins talac ación ión de los ele elemen mentos tos au auxil xiliar iares es com comoo eq equip uipos os de ventilación, iluminación y seguridad contra incendios en los casos que corresponda. Sobre las veredas podrá ser suficiente una altura mínima libre de 2.40 m.

Figura N° 56 – Sección Típica de una Galería - Gálibo

 

Fuente: Manual Fuente:  Manual de Carreteras, Túneles, Muros y Obras Complementarias – MTC (Perú)

Figura N° 57 – Sección Típica de Túnel de una Galería Circulación De Vehículos Bidireccional

 

Fuente: Manual Fuente:  Manual de Carreteras, Túneles, Muros y Obras Complementarias – MTC (Perú)

 

c) An Anch choo de de vver ered edas as Para el caso de túneles urbanos accesibles a los peatones de forma habitual, el ancho de la vereda será como mínimo de 1.50 metross y esta metro estará rá aisla aislada da de la calzada calzada con barreras barreras rígidas, rígidas, flexibles u otro medio. En el resto de los túneles la circulación de peatones se limita a los usuarios de vehículos averiados y a los empleados de mantenimiento. Para el caso de túneles rurales la vereda deberá permitir el paso de un hombre caminando, lo que requiere un ancho mínimo de 75.00 cm. Debe considerarse que el ancho de la vereda junto con la berma influye en el "efecto pared" y en la visibilidad en las curvas. Para que el efecto pared no reduzca la capacidad capacidad de la carretera, el ancho mínimo de berma más la vereda debe ser de 1.95 m. En cuanto a la visibilidad, véase literal d) del Numeral 2.3.1 y la Figura Fig ura 2.1 Siempr Siempree y cua cuando ndo es esté té acorde acorde co conn el Diseñ Diseñoo Geométrico vigente. Figura N° 58 – Sección Típica de Túnel de una Galería Circulación De Vehículos Bidireccional

 

Fuente: Manual de Carreteras, Túneles, Muros y Obras Complementarias – MTC (Perú) Fuente: Manual

El sardinel (bordillo) puede ser rebasable o no. En general la tendencia actual es hacia los sardineles rebasables, de altura no mayor ma yor de 20 cm, par paraa red reduc ucir ir el efecto efecto pared, pared, permit permitir ir un sobreancho en caso de vehículos averiados o distracción del conductor y también para permitir la circulación de los vehículos de mantenimiento del túnel.

d) In Inst stal alac acio ione ness La ubic ubicació aciónn de las insta instalacio laciones nes se debe tener en cuenta cuenta al dimensionar la sección tipo. La mayor influencia es la debida a la ventilación. Si se trata de ventilación longitudinal se debe dejar  espacio suficiente en la clave para los ventiladores, teniendo en cuenta que su diámetro puede llegar hasta 1.50 m; con ventilación transversal o semi transversal debe disponerse de un falso techo y una sección suficiente para los caudales de aire fresco y viciado que se requieran (ver en el capítulo 14 ). La iluminación requiere menor espacio, y además es conveniente colocarla por encima de

 

la altura del gálibo. La señalización vertical se suele colocar  sobre las aceras o por encima del gálibo en el caso de paneles luminosos. Por otra parte, las canalizacio canalizaciones nes para cables y otras instalaciones se suelen colocar bajo la acera o adheridas al hastial en bandejas porta-cables (ver en el capítulo 13). En general, cuando se dimensiona la sección tipo del túnel, no se conocen las dimensiones exactas de los elementos de las instalaciones, instalaciones, por  lo que es conveniente diseñar la sección de forma amplia, del lado de la seguridad. Muchas veces son las instalaciones las que se adaptan a la sección tipo del túnel y no a la inversa. Figura N° 59 – Situación de las instalaciones en el túnel

Fuente: Manual de Carreteras, Túneles, Muros y Obras Complementarias – MTC (Perú) Fuente: Manual

Se habilitarán salidas de emergencia si los análisis de los riesgos  pertinentes, entre ellos la extensión del humo y la velocidad de su pro propag pagaci ación ón en con condic dicion iones es loc locale ales, s, demues demuestra trann

que la

ventilación y demás medidas de seguridad son insuficientes para garantizar la seguridad de los usuarios de la carretera.

e) Conex Conexion iones es tra transv nsver ersal sales es Evacuación Evacuaci ón de peat peatones ones En caso que la circulació circulaciónn quedara quedara detenida dentro del túnel, hay que prever las vías de escape para

 

la evacuación de los peatones. En el caso de un túnel único, la evacuaci evac uación ón debe deberá rá hace hacerse rse nec necesari esariame amente nte por las aceras aceras del mismo; mis mo; en el cas casoo

de tún túnele eless

dob dobles les unidir unidirec eccio cional nales es se

recomienda construir galerías de unión entre ambos, cada 400.00 m - 500.00 m, de dimensiones mínimas 1.40 m ancho y 2.60 m alto. En caso de incendio este diseño permite a los peatones abandonar el túnel lleno de humo y escapar por el otro tubo. En la Figura 2.10 se muestra una sección tipo para esta galería. Figura N° 60 – Galería de Comunicación peatonal

Fuente: Manual Fuente:  Manual de Carreteras, Túneles, Muros y Obras Complementarias – MTC (Perú)

f) Esta Estacion cionamie amiento nto de Emer Emergenc gencia ia Vehic Vehicular ular (Plazole (Plazoleta) ta)  Para los túneles en los que la berma lateral sea menor a 2.50 m, se dispo dispondrá ndrá de plaz plazoleta oletass que permi permitan tan el estaciona estacionamien miento to de emergencia y mantener la circulación normal de los vehículos, considerandoo el volumen de tráfico y la longitud del túnel. considerand Para los túneles en los que la berma lateral sea menor a 2.50 m, se dispo dispondrá ndrá de plaz plazoleta oletass que permi permitan tan el estaciona estacionamien miento to de

 

emergencia y mantener la circulación normal de los vehículos, considerandoo el volumen de tráfico y la longitud del túnel. considerand Las dimensiones recomendadas son de 40.00 m de longitud y ancho de 4.00 m. Figura N° 61 – Zona de estacionamiento de emergencia

Fuente: Manual Fuente:  Manual de Carreteras, Túneles, Muros y Obras Complementarias – MTC (Perú)

g) Módu Módulos los o refugios refugios de auxil auxilio io peatonal peatonal (nicho (nichos). s). Para túneles de longitudes mayores a 500.00 m y considerando el volumen volumen del tráfi tráfico co del mism mismo, o, se dispondrá dispondrá de módulos módulos o refugios refug ios de auxi auxilio, lio, los que albe albergan rgan diversas diversas insta instalacio laciones nes de seguridad tales como: teléfonos SOS, extintores, hidrantes, etc., cuya distancia de separación entre uno y otro estará en función a las características específicas de cada proyecto (Ver Figura 2.13).

 

Figura N° 62 – Módulos o refugios de auxilio

Fuente: Manual Fuente:  Manual de Carreteras, Túneles, Muros y Obras Complementarias – MTC (Perú)

Figura N° 63 – Situación de infraestructuras de seguridad en un túnel

 

 

Fuente: Manual Fuente:  Manual de Carreteras, Túneles, Muros y Obras Complementarias – MTC (Perú)

3. EXPLICACIÓ EXPLICACIÓN N DE C CASO ASO PRÁCT PRÁCTICO ICO (PROYECTO ESCOGIDO POR EL GRUPO) 3.1. PRINCIPALES ESTUDIOS ESTUDIOS PARA DE DEFINIR FINIR LA TOP TOPOGRAFIA OGRAFIA Y DISEÑO VIAL DE UN TUNEL Como parte de los estudios de Topografía y Diseño Vial, se consideraron los siguientes estudios

3.1.1.Informe Técnico de Geodesia El presente estudio tuvo como objetivo, el trabajo de campo que está orientado al establecimiento de puntos de control como BMs y/o puntos de apoyo para los trabajos de topografía a realizar como parte de los estudios  básicos de ingeniería ingeniería para el dis diseño eño y construc construcción ción de un Túnel. Túnel.

 

3.1.2.Informe de Topografía Loss obje Lo objeti tivo voss del del in indi dica cado do es estu tudi dio, o, fu fuer eron on de dete term rmin inar ar en pl plan anta ta y elevación las principales características de la zona donde se ubicará el Túne Tú nell Ya Yana nang ngoo y su suss Acce Acceso sos. s. Lo Loss tr trab abaj ajos os to topo pogr gráf áfic icos os es esta taba bann orient orie ntad ados os a la de defi fini nici ción ón de dell ej ejee de ub ubic icac ació iónn de dell tú túne nell pa para ra su cons constr truc ucci ción ón.. Elab Elabor orar ar el di dise seño ño ge geom omét étri rico co de ac acce ceso soss y ob obra rass de  protección. Proporcionar información de base para complementar los estudios de hidrología e hidráulica, geología, geotecnia, entre otros de ser  el caso. Posibilitar la definición precisa de la ubicación y las dimensiones de los elementos estructurales Establecer puntos de referencia para el replanteo de la construcción.  

Informe de Trazo y Diseño Vial Este informe tuvo como objetivo el Trazo y Diseño Vial del Túnel y sus accesos, definiendo las características geométricas y técnicas del tramo La definición del alineamiento horizontal y perfil longitudinal del eje en los tramos de los accesos. Definición de las características geométricas (ancho) de la calzada, bermas y cunetas en las diferentes zonas de corte y relleno de los accesos. Diseño de señalización. señalización. La importancia de realizar el estudio de Trazo Vial radica en la necesidad de unif unifor ormi miza zarr tant tantoo en plan planta ta co como mo el pe perf rfil il el di dise seño ño ge geom omét étri rico co vehicular del Túnel Yanango y Accesos.

3.2. UBIC UBICACIÓ ACIÓN N DEL AREA ESTUDIO

El área de estudio que comprende la ubicación del Túnel Yanango y sus accesos se encuentra ubicada hidrográficamente sobre la Quebrada Yanango.

 

Por otro lado, políticamente el túnel se encuentra ubicado en:



Región

:

Junín



Provincia

:

Chanchamayo



Distrito

:

San Ramón



Regi Re gióón Ge Geog ográ ráfi ficca

:

Selv Selvaa



Centros Poblados

:

Campamento Yanango



Ruta

:

Ruta N° PE-22ª tramo Dv. Las Vegas – Tarma – La Merced (progresiva 77+100,

del sector La Oroya – La Merced) Figura N° 64

 

Figura N° 65

 

Por otro lado, geográficamente se ubica en las siguientes coordenadas UTM





TUNEL YANANGO Coordenadas Norte :

8 760 736,99 m



Coordenadas Este

:

447 035,22 m



Altitud

:

1 690,00 msnm

3.3. ALCAN ALCANCE CE DEL TUNEL YA YANANGO NANGO La recopilación de la Información para la elaboración del estudio, se ha obtenido de la siguiente información:



Carta Nacional 1/100 000 23-M (La Merced)



Imágenes satelitales (Google Earth)



Restitución Planos a Escala 1: 25,000



IGN Atlas del Perú La ub ubic icac ació iónn del del Tú Túne nell Ya Yana nang ngoo po porr de deba bajo jo de la qu queb ebra rada da Yana Yanang ngo, o, corr corres espo pond ndee a una una zona zona es estr trec echa ha de la qu queb ebra rada da;; en entr tree la lass sigu siguie ient ntes es coordenadass geométricas: coordenada  

 

 

Portal de Entrada  Norte

: 8 760 632,31 632,31 m

o

Este

: 44 4 46 636,74 m

o

Altitud

:

o

 

1690,00 msnm

Portal de Salida  Norte

: 8 761 242,79 242,79 m

o

Este

: 44 4 47 191,71 m

o

Altitud

:

o

1 660,00 msnm

3.4. ESTUDIO DEL DISEÑO GEOMÉTRICO El diseño geométrico abarcará desde el KM 76+500 hasta el 77+870 según lo  planteado en los planos. planos. Las progresivas han sido asignadas tomando tomando en cuenta los términos de referencia.

3.4.1.TRANSITABILIDAD ACTUAL La carretera presta un buen servicio a un tráfico mixto en condiciones de transitabilidad y seguridad vial hasta el campamen campamento to Yanango; luego dicho servicio es interrumpido en algunas épocas del año; esto se debe a los siguientes motivos: En el tramo que comprende desde el campamento hasta el puente, el serv servic icio io pres presta tado do se da a trav través és de un unaa ví víaa af afir irma mada da qu quee pr pres esen enta ta  problemas de erosión erosión en las zo zonas nas cercana cercanass a la quebrada Yanango. Un puente colgante con una capacidad máxima de 36 ton Un badén, ubicado a 40 m aguas abajo del Puente Yanango, donde no es  posile transitar en tiempo tiempo de Avenida

 

Puntos negros, causados causados por la falta de señalización, mal estado de la vía y sección reducida de la vía.

3.4.2.CLASIFICACIÓ 3.4.2. CLASIFICACIÓN N DE LA CARRETERA a) Clas Clasifica ificación ción d dee la ccarre arretera tera ssegún egún su fu funció nción n El túnel proyectado se encuentra en la Ruta N° PE-22ª que corresponde a una Red vial secundaria. Constituye la red vial circunscrita principalmente a la zona de un departamento, división política de la nación, o en zonas de influencia económica; constituyen las carreteras troncales departamentales

b) Clas Clasifica ificación ción de acuer acuerdo do a la de demanda manda Se ha tomado como referencia el valor del Indice Medio Diario Anual (I (IMD MDa) a) de 1322 1322 vehí vehícu culo loss (seg (según ún Expe Expedi dien ente te Técn Técnic icoo de Pr Prov ovia iass  Nacional). El IMD proyectado al año 2031 es de 3621 vehículos (según Expediente Técnico de Provias Nacional). Por lo tanto, con un IMD de 3621 vehículos a la Carretera le corresponde una Clasificación de la Red Vial Peruana de Primera Clase

c) Clas Clasifica ificación ción según según Condic Condicione ioness Orográ Orográficas ficas De acuerdo a una Tabla 101.01 se considera una Orografía Tipo 3. Combin Com binac ación ión de alinea alineamie miento nto horizo horizonta ntall y ve verti rtical cal que obliga obliga a los vehícu veh ículos los pe pesad sados os a veloc velocida idadd so soste stenid nidaa en rampa rampa durant durantee distan distancia ciass considera cons iderables bles o a inter intervalo valoss frecuente frecuentes. s. La incli inclinaci nación ón trans transvers versal al del terreno, normal al eje de la vía, varía entre 50 y 100%.

 

Figura N° 66

3.4.3.CONTROLES BÁSICOS DE DISEÑO La acertada predicción de los volúmenes de demanda, su composición y la evolución que estas variables pueden experimentar a lo largo de la vida de diseño, es indispensable para seleccionar la categoría que se debe dar a una determinada vía. Los principales indicadores que deberán tenerse en consideración son los que se describen a continuación: continuación:

a) In Indic dicee Medi Medioo Anua Anuall ((IM IMDA) DA) La información utilizada en el presente estudio data del año 2010, para el tramo comprendido entre el KM 275 en la localidad de Palca y KM 324 en La Merced, donde Palca está aproximadamente a 30 KM después de Tarma. Cuyo Cu yoss resu result ltad ados os de IMD IMD al año año 20 2010 10,, ac actu tual aliz izad ados os al añ añoo 20 2011 11 y  proyectados al año 2031 son los siguientes siguientes::

IMDa (año 2010) IMDa (año 2011)

: 1322 vehículos : 1518 vehículos

 

IMDa (año 2031)

: 3621 vehículos

b) Ve Velo loci cida dad d de D Dis iseñ eñoo De acuerdo a la clasificación vial, al tipo de orografía, se tiene que es una carretera Departamental, de Primera Clase y de Tercer Orden Orográfico. Tomando en cuenta estos parámetros se considera una velocidad directriz o de diseño es 50 Kph

c) Ve Velo loci cida dad dd dee M Mar arch chaa De acuerdo a la Tabla 204.01 del Manual de Diseño Geométrico de Carreteras (DG-2001), la velocidad media de marcha corresponde a 45 Kph Figura N° 67

3.4.4.SECCIÓN TRANSVERSAL La se secc cció iónn tran transv sver ersa sall en un pu punt nto, o, es un co cort rtee ve verti rtica call no norm rmal al al alin alinea eami mien ento to ho hori rizo zont ntal al,, el cual cual pe perm rmit itee de defi fini nirr la di disp spos osic ició iónn y dime dimens nsio ione ness de los los elem elemen ento toss qu quee fo form rman an la ca carre rrete tera ra en el pu punt ntoo correspondiente a cada sección y su relación con el terreno natural. Para agru agrupa parr los los tipo tiposs de carre carrete tera rass se ac acud udee a no norm rmal aliz izar ar la lass se secc ccio ione ness transversales, teniendo en cuenta la importancia de la vía, el tipo de

 

tránsito, las condiciones del terreno, los materiales por emplear en las diferentes capas de la estructura de pavimento u otros, de costos tal de manera que adquisición la sección de típica zonas, en adoptada la influye con const stru ruccción ión,

en

la me meccapac pacid idaad

jo jora ram mie ient ntoode la ,

ca carr rret eteera ra,,

rehabilitación,en los mantenimiento y en la seguridad de la circulación.

a) Núme Número ro d dee Carri Carriles les de llaa Secció Sección n Ti Tipo po El número de carriles de cada calzada se determinó de acuerdo a la intensidad y composición del tráfico previsible al año 2031, así como del nivel de serv'icio deseado. Se ha determinado una carretera de calzada única proyectándose proyectándose 02 carriles, uno para cada sentido de circulación en la sección transversal.

b) An Anch choo de de Ca Calz lzad adaa Según tabla 304.01 del Manual del Diseño Geométrico de carreteras (DG 2001), teniendo en cuenta que es una carretera de primera clase, con orografía de tercer orden y una velocidad directriz de 50 Kph, el ancho de la calzada corresponde a 7.00m. Figura N° 68

 

c) Bermas Según tabla 304.02 del Manual del Diseño Geométrico de carreteras (DG 2001) y su modificatoria Resolución Directora! N037-2008-MTC/14, a  partir de las características de la vía y teniendo en cuenta que es una carretera de primera clase, con orografía de tercer orden y una velocidad directriz de 50 Kph, el ancho de berma es de 2.50 m. Figura N° 69

 

Las condiciones respecto a las modificaciones al Capítulo 3 - Sección Transversal del Manual de Diseño Geométrico de carreteras (DG 2001), tabla 302-02 Ancho de Bermas. Estimamos que, se debe reconsiderar el ancho de bermas señaladas en el cuadro 304.02 del referido manual, por  las razones siguientes: El trazo discurre por terrenos accidentados (túnel), el mayor ancho de  bermas, motivaría mayor afectación en los taludes de corte, que pueden ocasionar inestabilidad de taludes y generar deslizamientos, derrumbes o caídas de rocas del túnel proyectado. • En zo zonas nas de sselva elva,, debido debido al imp impacto acto am ambien biental tal negativo negativo que que produci produciría ría la deforestación indiscriminada, en la zona ocupada por la vía. • Po Porr el ele eleva vado do cos costo to que repr repres esen enta tarí ríaa au aume ment ntar ar el volume volumenn de las explanaciones.

 

• El cos costo to adicion adicional al del ár área ea de dell pavim pavimento ento oc ocasio asionado nado por por el increme incremento nto de las dimensiones de las bermas. • Se co correría rrería eell riesg riesgoo de no cconse onseguir guir la vviabi iabilidad lidad del del proyecto, proyecto, por por los costos que demandarían, los mayores anchos de bermas. • Con lo loss valores valores in indic dicad ados os en la Tabl Tablaa 304. 304.02 02 modifi modificad cada, a, el ancho ancho de las bermas sería de 2.50 metros a cada lado. • La ve versión rsión origin original al de la T Tabla abla 3304.0 04.02, 2, señala señala para para el mismo mismo tipo tipo de vía ancho de berma de 1.20 m. lo que está mas acuerdo con nuestra realidad. Figura N° 70

d) An Anch choo de de V Ver ered edas as

El ancho de vereda considerada es de 0.70 m

e) Altu Altura ra de Gá Gáli libo bo El gálibo mínimo de un túnel es 5.00 m

f) Bombeos En los tramos rectos o en aquellos cuyo radio de curvatura permite el contra peralte las calzadas tendrán con el prósito de evacuar las aguas

 

superficiales, una inclinación transversal mínima o bombeo. El bombeo de la calzada corresponde a 2.50 %

g) Peralte Con el fin de contrarrestar la acción de la fuerza centrífuga, las curvas horizontales deben ser peraltadas. Los valores máximos del peralte, son controlados por algunos factores como: Condiciones climáticas, orografía, zona zona (rur (rural al o ur urba bana na)) y frec frecue uenc ncia ia de ve vehí hícu culo loss pe pesa sado doss de ba bajo jo movimiento. El valor máximo del peralte para el diseño es de de 4%

h) Cunetas Son canales abiertos construidos lateralmente a lo largo de la carretera, con el pr prop opós ósit itoo de cond conduc ucir ir los los es escu curr rrim imie ient ntos os su supe perf rfic icia iale less y su subbsuperficiales procedentes de la plataforma vial, taludes y áreas adyacentes a fin de proteger la estructura de la calzada. La sección transversal será triangular y con las siguientes dimensiones: dimensiones: Figura N° 71

i) Secc Secció ión nT Típ ípic icaa A del del T Tún únel el Figura N° 72

 

Figura N° 73

3.4.5.DISEÑO 3.4.5. DISEÑO GEOMETRICO EN PLANTA Y PERFIL El trazo tiene 1.530km, inicia su numeración en el km 76+500 (para continuar con el kilometraje existente según hito localizado durante el levantamiento); cuenta con 4 curvas. A continuación se describe cada una de las curvas considerada consideradas: s:

 

La primera tiene un radio de 1 OOm, inicia en el km 76+563.196 y termina en el km 76+585.841, con las características de 4% de peralte y 1.13m de sobr sobrea eanc ncho ho;; la se segu gund ndaa tien tienee un ra radi dioo de 12 120m 0m,, in inic icia ia en el km 76+657.570 y finaliza en el km 76+688.990, sus características son 4% de  peralte y 0.99m de sobreancho; sobreancho; la tercera curva corresponde al tramo del Túnel con un radio de 150m, inicia en el km 77+168.997 finalizando en el km 77+335.649, tiene las características de 4% de peralte y 0.85m de sobreancho; el cuarto y último radio presenta un radio de 199.999m, inicia en el km 77+ 75 756. 6.60 6099 y

finaliza en el km 77+841.586, tiene 4% de peralte y 0.69m de

sobreancho. Las nor normas mas rep repres resen entan tan ge gener neralm almen ente te va valor lores es mín mínimo imos, s, es de decir cir,, las menores exigencias límites de diseño. Se usaron las mejores características dentro de los límites razonables de economía, haciendo lo posible por  superar los valores límites indicados utilizándolos sólo cuando el mayor  costo de mejores características sea injustificado o prohibitivo.

a) Dis Distan tancia cia de Vis Visibi ibilid lidad ad Visibilidad de parada: En subida 52 m y en bajada 58 m, de la figura 402.05 Visibilidad de adelantamiento : 200 m para el caso

Figura N° 74

 

b) Tr Tram amos os en Tan Tange gent ntee Según la velocidad de diseño (50 Kph) se calcula que la longitud mínima de tangente en el eje de influencia del mejoramiento de la vía, es de 69 m.

c) Radio Radioss Míni Mínimos mos y Tr Trans ansici ición ón de Pe Peral ralte te El mínimo radio (Rmin) de curvatura es un valor límite que está dado en función de la velocidad directriz y del peralte. Tomando como valores, un  peralte igual a 4% y una velocidad directriz de SOkm/h se obtuvo un radio mínimo de 1 OOm. Las longitudes mínimas para el desarrollo del peralte en cada caso son 20m, según los cálculos realizados. Estos cálculos se presentan en el anexo 2.

d) Sobre brean anccho Las secciones en curva horizontal, son provistas del sobreancho necesario  para compensar el mayor espacio requerido por los vehículos. En el  proyecto se calculó el sobre ancho y se presenta en los cuadros del anexo 2. Cuyo resumen se presenta a continuación.

Los sobres anchos en la carretera y túnel varían entre las siguientes dimensiones: Figura N° 75

e) Dise Diseño ño Geométric Geométricoo d del el Perfil Perfil Lo Longitu ngitudinal dinal

 

El perfil longitudinal está formado por la rasante constituida por una serie de rectas enlazadas por arcos verticales parabólicos, a los cuales dichas rectas son tangentes. Para fines de proyecto, el sentido de las pendientes se definió según el avance del Kilometraje, siendo positivas aquéllas que implican un aumento de cota y negativas las que producen una pérdida de cota. A efectos de definir el perfil longitudinal, se han considerado importantes las características funcionales de seguridad y comodidad que se derivan de la visibilidad disponible, de la deseable ausencia de pérdidas de trazado y de una transición gradual continua entre tramos con pendientes diferentes.

f) Pe Pend ndie ient ntes es Mí Míni nima mass En los tramos en corte, se evitó el empleo de pendientes menores a 0.5%. Como pendiente mínima debido a que nos encontramos ante un terreno montañoso se redujo a 1%

g) Pe Pend ndie ient ntes es Má Máxi xima mass Las pendientes máximas del proyecto, se han dimensionado de acuerdo al DG-2001 cuadro 403.01 (Pendientes Máximas) Figura N° 76

 

Se asumió el valor de 7% como valor máximo de pendiente para los accesos. La pendiente longitudinal para el túnel es 4.5%, en dirección descendente, se evitaron curvas verticales.

h) Lo Long ngit itud udes es d dee curv curvaa Se consideró una curva convexa de 60m; esta se encuentra a la salida del túnel entre las progresivas 77+ 790 hasta la progresiva 77+850.

3.4.6.SECCIÓN 3.4.6. SECCIÓN DEL TUNEL EN CONGESTION VEHICUL VEHICULAR  AR  Habiéndose realizado un análisis de Capacidad Vial proyectado hasta el año 2031, se llega a la conclusión que la sección propuesta en el presente informe ítem 3. 5 I cumple con las exigencias vehiculares y está preparada  para soportar el nivel nivel tráfico durante la vid vidaa útil del proyecto proyecto.. Sin embargo, la sección propuesta puede adaptarse a un carril en el sentido Tarm Ta rmaa-La La Merc Merced ed y do doss carr carril iles es en el se sent ntid idoo La Merc Merced ed-T -Tar arma ma modificando las marcas de señalización en el pavimento; tomando en cuenta los siguientes parámetros de diseño: • Ve Velo loci cida dadd M Máx áxim ima= a= 30 km km/h /h • Anc Ancho ho Carri Carrill sen sentid tidoo TarmaTarma-La La Me Merce rced= d= 3.50m 3.50m • Anch Anchoo Carril Carril sen sentido tido La MercedMerced-Tarm Tarma(Tra a(Transito nsito Pesad Pesado)= o)= 3.00m 3.00m • Anch Anchoo Carril Carril sen sentido tido La MercedMerced-Tarm Tarma(Tra a(Transito nsito Ligero Ligero)) = 3.50m 3.50m • An Anch choo de de Ber Berma ma= = 00.5 .50m 0m Con lo cual se asegura que no existirá congestión en el sentido “La Merced-Tarma”,, siendo el más crítico al tener pendiente positiva. Merced-Tarma”

 

 j) Sección Típic Típicaa “B” del Túnel Figura N° 77

 

4. CO CONC NCL LUS USIIONE ONES 

Los países de Norteamérica, tales como México, Estados Unidos, Canadá y otros de No Nort rtea eamé méric rica, a, han han abor aborda dado do y desa desarr rrol olla lado do de fo form rmaa más más ampl amplia ia la conf config igur urac ació iónn ge geom omét étric ricaa en el di dise seño ño de Túne Túnele les, s, al ev evid iden enci ciar ar qu quee la lass consi consider deraci acione oness de diseño diseño a niv nivel el de planta planta,, perfil perfil longit longitudi udinal nal y secció secciónn tran transv sver ersa sall da dann prio priori rida dadd a la se segu guri rida dadd vi vial al,, fu func ncio iona nali lida dadd ve vehi hicu cula lar, r, iluminación, ventilación y demás aditamentos necesarios para el funcionamiento de túneles.



El manual de diseño y construcción de túneles de carretera. Capítulo 2. Diseño del trazo y de la sección tipo. México, establece secciones transversales en función al orden tráfico reportado en la construcción de carreteras, asimismo establece de forma considera bahías de emergencia, fajas separadoras centrales y galería de conexión a fin de brindar seguridad vial e emergencias y/o accidentes. Además, sugiere la utilización de peraltes para tramos en curva a fin de reducir  colisiones vehiculares.



El Manual de Diseño, Construcción, Operación y Mantenimiento de Túneles de Carretera, 2015. Colombia y el Manual de Carreteras, Túneles, Muros y Obras Comp Co mple leme ment ntar aria ias, s, 2016 2016.. Perú Perú,, toda todaví víaa co cons nser erva vann el en enfo foqu quee ap apli lica carr la lass consideraciones geométricas de la carretera a los túneles, descuidando abordar  funcionalidad y seguridad vial, en las consideraciones de diseño a nivel de  planta, perfil longitudinal longitudinal y sección tran transversal. sversal.

 

5. BI BIBL BLIO IOGR GRAF AFÍA ÍA.. 

Ministerio Minis terio de Transpor Transportes tes y Comu Comunica nicacione cioness - MTC.  Manual de Carreteras, Túneles, Muros y Obras Complementarias , 2016. Perú.



Inst Instit itut utoo Na Naci cion onal al de Vías Vías – IN INVI VIAS AS.  Manual de Diseño, Construcción, Operación y Mantenimiento de Túneles de Carretera, 2015. Colombia



Secret Sec retarí aríaa de Comuni Comunicac cacion iones es y Transp Transport ortes es - SCT. SCT.  Manual de diseño y construcción de túneles de carretera. Capítulo 2. Diseño del trazo y de la  sección tipo. México.





Priego de los Santo Priego Santoss (2014 (2014). ). Túneles y tuneladoras. Ingeniería civil geomática . Valencia: Universidad Universitat Politécnica. España. Saga Sagase seta ta (200 (2006) 6)..  Análisis y diseño de túneles. Unive Universi rsidad dad de Cantab Cantabria ria Santander. España.



Construcció rucción n de túneles túneles. (tesis inédita de pregrado). Sotoo Saa Sot Saaved vedra ra (20 (2004) 04).. Const

Universidad Austral de Chile.

 

6. ANEXOS