TUNEL CUSCO POROY TRABAJO FINAL.docx

UNIVERSIDAD NACIONAL JORGE BASADRE GROHMANN ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA DE MINAS

TUNEL CUSCO-POROY

CURSO:

TUNELES Y MOVIMIENTO DE TIERRAS

PROFESOR:

Ing. José Rodríguez Copare

 AÑO:

4to B

 ALUMNO:

Revin Mamani Salamanca

CODIGO:

2011-10 10 28

TACNA-PERU 2016

TUNEL CUSCO-POROY

INDICE: 1. 2.

INTRODUCCION OBJETIVOS Y PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

3.

INFORMACION SOBRE EL PROYECTO DE LA MUNICIPALIDAD

DE CUSCO 4.

UBICACIÓN DEL TÚNEL CUSCO-POROY

5. 6.

TOPOGRAFIA DEL TÚNEL CUSCO-POROY DISEÑO DEL TÚNEL CUSCO-POROY

7. PLAN Y PRESUPUESTO PRELIMINAR DEL TUNEL CUSCO – POROY 8.

DISEÑO ÓPTIMO DE LA SECCION TRANSVERSAL

9.

GEOLOGIA DEL TERRENO PARA LA CONSTRUCION DEL

TUNEL. 10. GEOLOGÍA ESTRUCTURAL. 11. GEOLOGIA QUE INVOLUCRA AL TUNEL CUSCO-POROY 12. GEOTECNIA DE TUNELES Y PORTALES – PROSPECCIONES 13. DISEÑO ESTRUCTURAL 14. GEOMECANICA DEL TUNEL CUSCO-POROY 15. SOSTENIMIENTO EN EL TÚNEL CUSO-POROY 16. SISTEMAS DE VENTILACION DE TUNELES 17. PERFIL DE VENTILACION TUNEL CUSCO-POROY 18. CONCLUSIONES: 19. BIBLIOGRAFÍA

TUNELES Y MOVIMIENTO DE TIERRAS

Página 1

TUNEL CUSCO-POROY

INDICE: 1. 2.

INTRODUCCION OBJETIVOS Y PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

3.

INFORMACION SOBRE EL PROYECTO DE LA MUNICIPALIDAD

DE CUSCO 4.

UBICACIÓN DEL TÚNEL CUSCO-POROY

5. 6.

TOPOGRAFIA DEL TÚNEL CUSCO-POROY DISEÑO DEL TÚNEL CUSCO-POROY

7. PLAN Y PRESUPUESTO PRELIMINAR DEL TUNEL CUSCO – POROY 8.

DISEÑO ÓPTIMO DE LA SECCION TRANSVERSAL

9.

GEOLOGIA DEL TERRENO PARA LA CONSTRUCION DEL

TUNEL. 10. GEOLOGÍA ESTRUCTURAL. 11. GEOLOGIA QUE INVOLUCRA AL TUNEL CUSCO-POROY 12. GEOTECNIA DE TUNELES Y PORTALES – PROSPECCIONES 13. DISEÑO ESTRUCTURAL 14. GEOMECANICA DEL TUNEL CUSCO-POROY 15. SOSTENIMIENTO EN EL TÚNEL CUSO-POROY 16. SISTEMAS DE VENTILACION DE TUNELES 17. PERFIL DE VENTILACION TUNEL CUSCO-POROY 18. CONCLUSIONES: 19. BIBLIOGRAFÍA

TUNELES Y MOVIMIENTO DE TIERRAS

Página 1

TUNEL CUSCO-POROY

1. INTRODUCCION Las infraestructuras viales, a través del tiempo y el desarrollo de la tecnología, han permitido que poco a poco lograron construirse túneles cada vez más largos y de mayores prestaciones de servicios como una necesidad de comunicación entre los diferentes pueblos, regiones y países del mundo, propiciando su desarrollo mediante una red vial de grandes túneles, caso: Eurotúnel, Seikán, San Gotardo etc., contribuyendo en ahorro de tiempo mediante distancia más corta; así, para resolver los problemas de congestionamiento del tránsito caso metros de grandes ciudades, salvando los obstáculos mediante excavación de túneles la barreras que presenta la orografía, cursos de agua: fluviales o marinos; y para poder comunicarse en forma más directa posible entre dos ciudades, han puesto empeño permanente a lo largo de la historia, se tiene constancia de que nuestros antepasados desde tiempos remotos se dedicaron a la excavación de túneles, desde aquel entonces el hombre ya se ingeniaba para minimizar el tiempo de excavación, utilizando dos equipos de perforación para avanzar simultáneamente entre ambos frentes. Podemos afirmar, la actividad que más ha contribuido en el proceso de desarrollo de la humanidad es la actividad minera, haciendo posible la extracción de riquezas minerales de la corteza terrestre, lo que ha permitido fabricar maquinaria y equipos logrando alcanzar un gran adelanto científico y el desarrollo de tecnologías de punta en la excavación de túneles. Los proyectos de infraestructura vial ocupan un papel muy importante en el desarrollo y la política gubernamental de una región. Hoy en día no cabe duda que el desarrollo de proyectos de infraestructura vial a través de túneles, son de vital importancia para favorecer grandes beneficios en el crecimiento económico y mejorar el bienestar social de un pueblo. Sin embargo, poner en marcha proyectos viales de túneles, implica inversión de grandes recursos financieros. Los países de poder económico y tecnologías de punta, han construido túneles de gran importancia como son los sub marinos, urbanos y rurales mediante modernas máquinas tuneladoras; logrando evitar accidentes, reduciendo los costos de transporte y el tiempo de viaje, ahorro que es de vital importancia para el desarrollo económico de un País.

TUNELES Y MOVIMIENTO DE TIERRAS

Página 2

TUNEL CUSCO-POROY

2. OBJETIVOS Y PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA La investigación se orienta a explicar las características de la problemática existente a nivel de infraestructura vial y de transporte para el valle del Cuzco, así como medir el impacto que generaría la construcción del túnel Poroy correspondiente al primer tramos del proyecto 2.5 en Cusco. Cus co. Debido a las malas condiciones de la vía de la ruta nacional PE-3S desde el tramo Antonio Lorena hasta las inmediaciones del distrito de Poroy con una distancia de 7.19 kilómetros aproximadamente, es que el proyecto 2.5 plantea crear una serie de túneles para el accesos al futuro aeropuerto de Chincheros, el primer tramo lo comprende el túnel de Poroy, que beneficiara en el transporte de carga y vehículos acortando el viaje aproximadamente en un 50 % del tiempo. A grandes razgos el túnel atraviesa una cadena montañosa Pikchu ,Llaullicasa, Kello Kaka y Rutaorcca, destinando en el valle de Poroy

3. INFORMACION SOBRE EL PROYECTO DE LA MUNICIPALIDAD DE CUSCO Denominación: CONSTRUCCION DEL TUNEL CUSCO-POROY, PROVINCIA DE CUSCO, DISTRITO DE CUSCO, REGION CUSCO. Localización del proyecto:    

Región Provincias Distritos Región geográfica

: Cusco : Cusco : Cusco : Sierra

TUNELES Y MOVIMIENTO DE TIERRAS

Página 3

TUNEL CUSCO-POROY

Empresa Ejecutora:    

Sector Elaboración Dirección Teléfono

: Gobiernos Regionales : C&C Consul. Ejecut. Contr. Gener. S.R.L : Av. Tomas Marzano 3634 – Surco - Lima : 966551146

La empresa que elaboro el presente proyecto es C&C Consultores Ejecutores Contratistas Generales S.R.L., registrada con RUC Nº 20279551932. Esta empresa cuenta con personal técnico especializado para la elaboración de los estudios definitivos. Planteamiento del Proyecto. Medios Fundamentales. Construcción del Túnel CUSCO-POROY: El Túnel en estudio, cuenta con longitud total de 4+100 Km. Con una topografía accidentada, la superficie de rodadura solo existente por la parte superior es a nivel de asfalto, con un ancho que varía de 6.00 a 7.00 mt., se pudo observar que dicha vía se encuentra súper congestionada, generando una lenta salida de los vehículos que se dirigen al Norte. Costo del Proyecto. El costo total del proyecto es de S/. 396, 936,293.33incluido IGV más gastos pre operativos

4. UBICACIÓN DEL TÚNEL CUSCO-POROY EL túnel de Poroy está ubicado en el departamento de Cusco, comprende los distritos de Cusco y Poroy principalmente, y otras zonas aledañas que también se beneficiarían son: Independencia, Sayari, El Calvario, 8 de Abril, Chanachayoc pertenecientes al distrito de Cusco. El túnel Poroy comprende dos zonas o husos horarios 18 y 19, los cuales hacen complicada su georeferenciacion en planos. Las coordenadas UTM de la boca del túnel y las extensiones de carreteas para su acceso son:

Puntos Zona Este Norte Túnel 19 175733 8503108 Cusco18 821599 8505093 Poroy 175733 8503108 Extension 19 A 19 176570.04 8503128.21 821599 8505093 Extension 18 B 18 821484.03 8505191.31

TUNELES Y MOVIMIENTO DE TIERRAS

Altura 3515 3560 3515 3457 3560 3557

Página 4

TUNEL CUSCO-POROY

PLANO DE UBICACIÓN DEL TUNEL:

TUNELES Y MOVIMIENTO DE TIERRAS

Página 5

TUNEL CUSCO-POROY

UBICACIÓN DEL TUNEL CUSCO-POROY

5. TOPOGRAFIA DEL TÚNEL CUSCO-POROY El Portal del túnel por el lado Sur se ubica en el cruce de la carretera PE 3s con el poblado de coordenada (175566E,8503265N), atraviesa el eje del túnel por montañosa Pikchu ,Llaullicasa, Kello Kaka y Rutaorcca y sale el Portal Norte al pie de la carretera PE 3S llegando al poblado de Poroy, dando una longitud de 4.12 km. de 1.23% de gradiente, en la boca y salida del túnel se planea construir una carretera y puentes si es viable, para el mejor acceso al túnel.

TUNELES Y MOVIMIENTO DE TIERRAS

Página 6

TUNEL CUSCO-POROY

PLANO TOPOGRAFICO DEL TUNEL CUSCO-POROY

TUNELES Y MOVIMIENTO DE TIERRAS

Página 7

TUNEL CUSCO-POROY

COORDENADAS DEL TUNEL CUSCO-POROY CADA 50m ZONA PUNTO HORARIA 1 19 2 19 3 19 4 19 5 19 6 19 7 19 8 19 9 19 10 19 11 19 12 19 13 18 14 18 15 18 16 18 17 18 18 18 19 18 20 18 21 18 22 18 23 18 24 18 25 18 26 18 27 18 28 18 29 18 30 18 31 18 32 18 33 18 34 18 35 18 36 18 37 18 38 18 39 18 40 18 41 18

ESTE

NORTE

175733 175689 175644 175599 175555 175510 175465 175421 175377 175332 175287 175243 824733 824688 824644 824600 824556 824513 824469 824425 824381 824337 824293 824249 824205 824161 824117 824073 824029 823985 823941 823897 823853 823810 823766 823721 823678 823634 823590 823546 823502

8503108 8503131 8503154 8503177 8503200 8503223 8503246 8503268 8503291 8503314 8503337 8503360 8503383 8503408 8503432 8503456 8503480 8503503 8503528 8503552 8503575 8503600 8503624 8503647 8503672 8503695 8503719 8503743 8503767 8503791 8503815 8503839 8503863 8503887 8503911 8503935 8503959 8503983 8504007 8504031 8504055

TUNELES Y MOVIMIENTO DE TIERRAS

DISTANCIA ALTURA (Km) (m.s.n.m) 0.000 3515.0 0.050 3541.0 0.101 3561.0 0.151 3582.0 0.201 3588.0 0.251 3589.0 0.300 3602.0 0.351 3612.0 0.401 3637.0 0.451 3664.0 0.501 3690.0 0.550 3718.0 0.602 3730.0 0.651 3739.0 0.702 3738.0 0.752 3734.0 0.802 3739.0 0.852 3750.0 0.902 3769.0 0.952 3791.0 1.003 3801.0 1.052 3806.0 1.103 3812.0 1.152 3818.0 1.203 3818.0 1.253 3814.0 1.303 3813.0 1.353 3815.0 1.403 3812.0 1.453 3809.0 1.503 3805.0 1.553 3798.0 1.603 3792.0 1.653 3787.0 1.704 3781.0 1.753 3775.0 1.804 3772.0 1.854 3768.0 1.904 3763.0 1.954 3770.0 2.004 3776.0 Página 8

TUNEL CUSCO-POROY

42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84

18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18

823458 823414 823370 823326 823282 823238 823194 823151 823107 823063 823019 822975 822931 822887 822843 822799 822755 822711 822667 822624 822580 822536 822491 822448 822404 822359 822315 822272 822228 822184 822140 822096 822052 822008 821964 821920 821876 821833 821788 821745 821701 821657 821613

8504079 8504103 8504127 8504151 8504175 8504198 8504223 8504247 8504271 8504295 8504318 8504342 8504367 8504390 8504414 8504438 8504462 8504486 8504510 8504534 8504558 8504582 8504606 8504630 8504654 8504679 8504702 8504726 8504750 8504774 8504798 8504822 8504846 8504870 8504894 8504918 8504941 8504966 8504990 8505014 8505037 8505062 8505085

TUNELES Y MOVIMIENTO DE TIERRAS

2.054 2.104 2.154 2.204 2.254 2.305 2.355 2.405 2.455 2.505 2.555 2.605 2.655 2.705 2.755 2.805 2.856 2.906 2.956 3.006 3.056 3.107 3.156 3.207 3.257 3.307 3.356 3.407 3.457 3.507 3.557 3.607 3.657 3.707 3.757 3.807 3.857 3.908 3.957 4.007 4.058 4.108 4.123

3780.0 3782.0 3777.0 3771.0 3757.0 3745.0 3731.0 3716.0 3706.0 3695.0 3687.0 3685.0 3676.0 3667.0 3662.0 3659.0 3658.0 3648.0 3649.0 3651.0 3660.0 3668.0 3681.0 3695.0 3705.0 3711.0 3707.0 3703.0 3708.0 3719.0 3724.0 3725.0 3724.0 3720.0 3715.0 3712.0 3702.0 3685.0 3663.0 3636.0 3610.0 3585.0 3565.0

Página 9

TUNEL CUSCO-POROY

Con las distancias y la altura de diseño el PERFIL DEL TUNEL, con una gradiente del 1.12% aproximadamente

TUNELES Y MOVIMIENTO DE TIERRAS

Página 10

TUNEL CUSCO-POROY

6. DISEÑO DEL TÚNEL CUSCO-POROY Consideraciones Técnicas. La construcción de un túnel suele venir motivada por la configuración topográfica del terreno: en muchas ocasiones resulta más económico perforar un túnel que rodear un determinado obstáculo, lo que obligaría a un trazado de mayor longitud y mayores costes. En el caso de ferrocarriles metropolitanos, se prefiere el transporte subterráneo porque no interfiere con el tráfico de superficie. En otros casos existen razones de tipo estético o sanitario, como en los sistemas de saneamiento y evacuación de aguas residuales. También se construyen túneles para albergar determinadas instalaciones científicas o por motivos defensivos. Las características de cada túnel dependerán de su función, de la configuración topográfica, del tipo de terrenos a atravesar y del método de excavación elegido:

Los métodos de excavación son muy variados. Pueden emplearse máquinas tuneladoras a sección completa, explosivos o excavación en zanja que luego se rellena. La elección del método dependerá de la naturaleza de los terrenos a atravesar y de los medios económicos de que se disponga.

NATM (nuevo método Austriaco) El nuevo método austriaco es probablemente el sistema más empleado en la excavación de túneles en mina. El concepto fue introducido en 1.964 por Ladislao Von Rabcewicz para la construcción de túneles en Austria, de donde obtiene su nombre. El método constructivo empleado provoca que el propio terreno forme un anillo de descarga en el contorno de la excavación, reduciendo las presiones que actúan sobre el sostenimiento. Numerosos autores lo califican como un sistema apropiado para rocas competentes pero la realidad es que, si se observa cuidadosamente su clasificación, espesores y comportamiento del sostenimiento, se puede emplear satisfactoriamente en terrenos con cierto grado de alteración.

TUNELES Y MOVIMIENTO DE TIERRAS

Página 11

TUNEL CUSCO-POROY

De hecho, en nuestro país se pueden atravesar cientos de kilómetros de túnel para cuya ejecución se ha empleado el NATM y no siempre se encuentra un macizo rocoso ideal. Básicamente, NATM utiliza hormigón proyectado y bulones como soporte primario; el propio terreno participa en la función portante de la excavación realizada y para aumentar esta función debe establecerse un confinamiento radial. Este confinamiento debe ser flexible para permitir la deformación del terreno y su confinamiento, logrando la estabilización de las tensiones con la participación prioritaria del macizo rocoso. Entre las grandes ventajas del método se encuentra la posibilidad de adoptar medidas anticipadas de sostenimiento previas a la excavación y posteriores al sostenimiento primario. Entra las primeras contamos con la posibilidad de realizar paraguas de micropilotes o tratamientos Jet-Grouting y los procesos de inyecciones de consolidación de terreno y refuerzos, permiten adaptar las características del sostenimiento según el comportamiento de la excavación.

PARAGUAS DE MICROPILOTES Permiten ejecutar un sostenimiento anticipado en rocas y suelos de calidad mala o muy mala, reducen las deformaciones y aumentan la seguridad en rocas muy alteradas y suelos. Su colocación requiere replanteo por parte de los equipos topográficos. Producen importantes excesos de la excavación y desviaciones en la medición de hormigón de revestimiento por la exigencia de crear la superficie minima necesaria en el frente para su colocación. Esta situación exige obtener datos fiables de la excavación realizada para efectuar las mediciones oportunas de los excesos producidos y su justificación.

TUNELES Y MOVIMIENTO DE TIERRAS

Página 12

TUNEL CUSCO-POROY

JET-GROUTING De forma similar a los paraguas de micropilotes, el sistema de consolidación Jet- Grouting se suele aplicar para la consolidación de suelos granulares transformándolos en suelos cementados. A los inconvenientes de los paraguas de micropilotes se debe añadir la complejidad y costes de ejecución por la necesidad de empleo de aparatosos equipos de inyección que dificultan cualquier otra actividad en obra durante su realización.

INYECCIONES Consolidan el terreno aumentando su capacidad portante. Su ejecución se suele producir tras el frente de excavación por lo que afecta mínimamente al desempeño de labores topográficas. Debe establecerse un sistema de control y seguimiento que asegure la calidad, presión y volumen de material inyectado. TUNELES Y MOVIMIENTO DE TIERRAS

Página 13

TUNEL CUSCO-POROY

CONTROLES GEOMÉTRICOS EN NATM La ejecución de un túnel mediante NATM se realiza en fases de ejecución cíclicas que suelen ser, salvo incidencias puntuales, idénticas para todo el proceso de excavación y sostenimiento. La mayor parte de la fases de ejecución implican un elevado nivel de ruido, atmosfera sucia y tráfico denso de maquinaria y elementos de transporte; por esta razón los equipos topográficos deben desarrollar su trabajo aprovechando los escasos momentos en que las condiciones ambientales son óptimas, sobre todo para realizar trabajos de precisión y teniendo en cuenta que, salvo en casos puntuales plenamente justificados, la producción de la obra no puede ni debe detenerse.

TUNELES Y MOVIMIENTO DE TIERRAS

Página 14

TUNEL CUSCO-POROY

DIRECCIÓN DE LA EXCAVACIÓN Toda obra ha de ajustarse a un plan concreto que establece los tiempos de ejecución que se deben cumplir con la minima desviación y retraso posibles. En el caso particular que nos interesa, la observación del plan de ejecución adquiere un carácter relevante pues cualquier retraso producido en una unidad de obra, afecta inevitablemente a todas las que le preceden con el evidente retraso en los cumplimientos en plazos establecidos.

CONTROL DE SECCION E INVASIONES En toda excavación realizada mediante perforación y explosivo o medios mecánicos es difícil, por no decir imposible, que la sección obtenida se asemeje a la de proyecto. A pesar de que se actúe del lado de la prudencia en la perforación del recorte y la disposición de carga del explosivo o la excavación con medios mecánicos, será inevitable obtener una sección que en la mayoría de los casos presente un exceso de excavación y en el caso de producirse desprendimientos localizados, este exceso representará un mayor volumen difícil de prever con anterioridad. Las invasiones de sección es necesario tratarlas mediante un repicado sistemático de aquellas zonas que rebasan el gálibo exigido, con el evidente incremento de costes que normalmente corren a cargo del contratista. La situación se agrava en aquellos casos en los que la invasión se produce en zonas de sostenimiento reforzado con anillos metálicos. Los excesos en la excavación no requieren atención especial durante la ejecución de la excavación, pero será imprescindible disponer de datos numéricos que permitan valorar los costes añadidos que sobrevienen por un mayor volumen de hormigón de revestimiento (Si existe).

TUNELES Y MOVIMIENTO DE TIERRAS

Página 15

TUNEL CUSCO-POROY

MÉTODOS INTEGRALES Siempre que se habla de métodos integrales de excavación, es inevitable pensar en la imagen de impresionantes cabezas de corte de un equipo TBM (Tunnel Boring Machine) o tuneladora como se conoce más familiarmente. La excavación con el empleo de este tipo de maquinaria ofrece incuestionables ventajas desde el punto de vista productivo, pero requiere unas condiciones de volumen de obra a ejecutar que permitan amortizar sus elevados costes iniciales. Se puede asegurar que nos encontramos ante auténticas fábricas de túneles y su capacidad para realizar el corte a sección completa y la colocación del sostenimiento en ciclo continuo, aumenta notablemente los ritmos de producción respecto de otros sistemas constructivos. La perforación se realiza mediante una cabeza de corte giratoria que es accionada por una planta motriz y consigue la fuerza de empuje necesaria para realizar el avance apoyándose en el propio sostenimiento colocado. Existen dos grandes grupos de equipos integrales de excavación. · Topos · Escudos Los topos se suelen emplear en macizos de roca sana, competente y que no suele necesitar sostenimiento y su gran diferencia respecto a escudos y dobles escudos, es la ausencia de elementos de entibado provisional de la excavación. Los escudos o dobles escudos se componen de una carcasa metálica encargada de sostener provisionalmente el terreno situado entre el frente de excavación hasta el lugar que se encuentra ejecutado el sostenimiento definitivo formado por dovelas o bloque de hormigón prefabricado.

PROYECCION DEL TUNEL Antes de que se pueda plantear el diseño del túnel con un mínimo de detalle, será necesario recopilar o generar toda la información relevante sobre el terreno afectado por el proyecto. Al menos, esta información supone:

TUNELES Y MOVIMIENTO DE TIERRAS

Página 16

TUNEL CUSCO-POROY

• Plano topográfico a escala suficientemente grande y totalmente actualizado. Si no se dispone de esta información, será necesario realizar un levantamiento topográfico de la zona. • Estudio geológico y geotécnico: El conocimiento de los terrenos que va a atravesar el túnel es fundamental. Se realizarán los sondeos y los ensayos que sea preciso para caracterizar y plasmar en planos y secciones la estructura geológica del terreno. El proyecto, como en cualquier obra de ingeniería, consiste en estudiar distintas alternativas y seleccionar la más adecuada, aplicando criterios técnicos, económicos, medioambientales, etc. La solución elegida debe quedar perfectamente definida, mediante: • Los puntos de entrada y de salida y los enlaces con los tramos anterior y posterior de la obra (carretera, ferrocarril, etc.) • El trazado en planta, con las distintas alineaciones que lo conforman. Se indicarán longitudes, radios de curvatura, etc. • El perfil longitudinal, tanto del terreno (denominado  perfil por montera) como de la rasante (figura 10.10). Se indicarán las pendientes, acuerdos parabólicos, cotas, etc. Se indicarán todas las obras subterráneas con las que se cruce o a las que pueda afectar el túnel proyectado. • Secciones: se indicarán las dimensiones, elementos, revestimiento, etc. en los distintos tramos del túnel. Se indicará el procedimiento constructivo a aplicar en cada uno de ellos.

La perforación del túnel puede realizarse excavando desde uno de sus extremos, únicamente, o desde los dos, simultáneamente (figura 10.11). En ocasiones, con el fin de disponer de más puntos de ataque y aumentar la velocidad de excavación, se perforan pozos o rampas que terminan en puntos intermedios de la rasante. A partir de estos puntos se perfora en dirección a los extremos del túnel. Como hemos indicado, las características de la obra dependerán de la configuración topográfica del terreno y del estudio geológico/geotécnico del mismo. El proyecto de un túnel, como cualquier proyecto de ingeniería, se plasma en una serie de documentos: Memoria, Planos, Pliego de condiciones, Presupuesto, etc.

TUNELES Y MOVIMIENTO DE TIERRAS

Página 17

TUNEL CUSCO-POROY

7. PLAN Y PRESUPUESTO PRELIMINAR DEL TUNEL CUSCO POROY

–

Un presupuesto ha sido formulado para las operaciones fundamentales de la construcción de este Túnel, la cual muestra el avance unidades métricas de las operaciones y estructuras que debe contener dicho proyecto. Fuente: internet. NOTA: ver el archivo Excel en la carpeta de anexos.

8. DISEÑO ÓPTIMO DE LA SECCION TRANSVERSAL Ancho de calzada Gálibo Andenes Espacio para señalización Espacio para iluminación Espacio para ventilación Sección en nichos de parqueo Cavernas Galerías Túnel de rescate

TUNELES Y MOVIMIENTO DE TIERRAS

El diseño de una sección transversal óptima depende de: Sistema constructivo Volúmenes y tipo de tráfico Velocidad de diseño Distancia de frenado Espacio para equipamiento del túnel Costo de las facilidades Manejo de tráfico en caso de accidente Normas locales Condiciones financieras

Página 18

TUNEL CUSCO-POROY

SECCION EN NICHOS DE PARQUEO •Cada 800 – 1000 m •25 a 40 m de longitud •3.0 m de ancho •Enfrentados o alternados? Nichos de seguridad (cada 200 – 250 m) Nichos contra incendio (cada 100 – 150 m) Nichos eléctricos

CAVERNAS •Ventilación •Retorno GALERIAS PEATONALES (cada 250 – 500 m) •Sección mínima de 1.40 X 2.60 m GALERIAS VEHICULARES •Sección mínima según vehículos GALERIA O TUNEL DE EMERGENCIA •Sección mínima para usuarios y/o vehículos de rescate

TUNELES Y MOVIMIENTO DE TIERRAS

Página 19

TUNEL CUSCO-POROY

TUNELES Y MOVIMIENTO DE TIERRAS

Página 20

TUNEL CUSCO-POROY

9. GEOLOGIA DEL TERRENO PARA LA CONSTRUCION DEL TUNEL. GEOLOGIA DISTRITAL GEOMORFOLOGÍA. Localmente se diferencia las siguientes unidades

A.-ZONA DE MONTAÑAS. a) MONTAÑAS DEL PACHATUSAN: Caracterizado por una secuencia de elevaciones con altitudes de 4 842 m.s.n.m. Las elevaciones toman una dirección NW-SE constituyen el Divortium Acuarium (divisoria de aguas) entre las cuencas de los ríos Vilcanota hacia el NE y Huatanay hacia el SW, dichas montañas constituyen relicto de un control estructural muy importante en la zona, caracterizada por ser de gran anticlinal del Vilcanota dicho sea de paso segmentado transversalmente por el río Vilcanota. b) MONTAÑAS DE CCORAO: Ubicado al NW de las montañas de Pachatusan, divide igualmente las aguas de las dos cuencas anteriormente mencionadas, entre sus altitudes mas importantes tenemos el Huaynapicol a 4448 m.s.n.m., Senca con 4423 m.s.n.m, Sipaschocana a 4393 m.s.n.m. Se ubica al NE de la ciudad del Cusco, el control estructural mas importante lo constituye un fallamiento de dirección NW-SE denominada como falla de Tambomachay. c) MONTAÑAS DE PICCHU: Constituida por elevaciones que llegan a los 4000 m.s.n.m. Se encuentran ubicadas hacia el NW de la ciudad del Cusco, limitan las cuencas de los ríos Izcuchaca y Huatanay respectivamente, es importante indicar que de estas elevaciones montañosas nace el río Huatanay y sus principales afluentes (Shapy, Choquechaca,Puquin, Ayahuayco) Los controles son litologías y estructurales (intenso plegamiento) d) MONTAÑAS DE VILCACONGA.Ubicadas hacia el S-SW de la cuenca del río Huatanay, las altitudes promedio de sus elevaciones son de 4000 m.s.n.m. Huanacaure a 4089 m.s.n.m. , Pucaccasa a 4196 m.s.n.m. , Chaquicocha a 4365 m.s.n.m. , constituyen una gran hilera de elevaciones con rocas bastante deformadas, TUNELES Y MOVIMIENTO DE TIERRAS

Página 21

TUNEL CUSCO-POROY

limitan la cuenca en estudio por el S-SW, alimentan a la cuenca a través de varios afluentes como:Huancaro, Huamancharpa, K´ayra, Rinconada, Chocco. El control estructural predominante es a causa del plegamiento.

e) MONTAÑAS DE RUMICOLCA.Limitan la cuenca por el S-SE, son de altitudes menores que la de las montañas, parte de estas montañas están deformadas por rocas volcánicas bastante jóvenes (post-glasear) que han constituido un control litológico muy importante para la formación de relieve pliopleistocenicos.

B.-ZONA DE MESETA: Ubicadas entre la depresión del río Huatanay y las zonas montañosas, los controles son inicialmente estructurales, básicamente litológicos, ya que en estas zonas las rocas aflorantes son menos competentes que las rocas conformantes de las montañas, por consiguiente son producto de erosión diferencial limitados a veces por contactos fallados entre rocas de diferentes compatibilidad, finalmente cubiertos en su mayor parte por suelo cuaternario.En las zonas de mesetas afloran mayormente rocas mesozoicas como son pertenecientes a la formación Yuncaypata y Huancané debido a la competencia de estos. Entre las principales mesetas que se pueden distinguir tenemos:

a. MESETA DE SACSAYHUAMAN.Ubicada hacia el NE de la cuidad del Cuesco; es una Gran llanura limitada por las elevaciones de Ccorao Hacia el NE, ambas unidades geomorfológicas están separadas por una gran falla denominada “falla de Tambomachay”; hacia el SW, limite con la depresión del Cusco, se supone un contacto también fallado (no se encuentran muchas evidencias por estar cubierto) . Debido limites fallados se supone que antiguamente la meseta de Sacsayhuaman haya sido una especie de alto estructural (horst) que han podido poner las rocas de la formación Yuncaypata al mismo nivel que las rocas de las capas rojas, talvez contemporáneamente con el ascenso del magmatismo que produjo el “Rodadero” , finalmente la erosión diferencial ha actuado con mas efectividad, en las rocas incompetentes de la formación Yuncaypata; es necesario igualmente tener en cuenta que las fallas limitantes hayan jugado en sentido normal últimamente debido a una inversión tectónica, acentuando mucho mas el desnivel (como ocurre actualmente) b. MESETA DE HUACOTO.Ubicado al NE de la ciudad del Cusco situado entre los 4000 y 4200 m.s.n.m. Es menos extenso en comparación de la meseta de Sacsayhuaman conformado por rocas cretácicas de naturalaza detrítica entre estas tenemos areniscas, cuarzosas y rocas volcánicas cuaternarias. El control predominante parece ser estructural debido a una formación del flanco del anticlinal del Vilcanota y se ha desarrollado sobre formaciones geológicas desplazadas tales como la formación Yuncaypata y Huancané por el NE se encuentra limitada por las montañas del Pachatusan y hacia el SW TUNELES Y MOVIMIENTO DE TIERRAS

Página 22

TUNEL CUSCO-POROY

por las montañas de Ccorao, San Jerónimo, es posible que en parte hayan constituido zonas de deslizamientos un tanto resientes. Además de mesetas, montañas, podemos encontrar grupos y formaciones, etc.

C. DEPRESION DEL CUSCO: Alargada en dirección NW-SE donde comprende todo el recorrido del rió Huatanay, Tiene una forma bastante irregular tiene anchuras desde 200m(angostura) hasta 3Km. (San Jerónimo, Cusco). con una longitud aproximada de 25 Km. Esta depresión esta constituido por el lecho del rió Huatanay, mas los conos aluviales y sus respectivos afluentes. Donde la altitud promedio es de 3250 m.s.n.m.

D.-DRENAJE: Él rió Huatanay es el principal colector de la ciudad del Cusco, El lecho aluvial constituido por materiales cuaternarios post-pleistocenicos. Formación de meandros (baja pendiente=1%) que fluyen por las quebradas de Unuwayq’o, Marashuayco y Mauncancha (rio Wacoto); discurren una orientación de norte a sur, cruzan las terrazas aluviales de Q’enqoro, Buenavista y Patapata. El drenaje de la zona de estudio esta conformado por una sucesión de quebradas pequeñas de tipo dendrítico y paralelo el cual el principal es él rió Huatanay Quebradas discontinuas; donde la escorrentía de las aguas son temporales (en menor cantidad con respecto a las continuas). Quebradas continuas; donde las escorrentías de las aguas son permanentes.

Estratigrafía y LITOLOGÍA: EDAD PERMO-TRIASICA GRUPO MITU.- Este grupo data desde el Permico superior–Triasico inferior es la más antigua que aflora a los alrededores de la zona. Descansa en discordancia erosional en el grupo Copacabana. Este grupo se caracteriza por presentar series volcánicas lávicas ínter-estratificadas con niveles de brechas –  conglomerados, areniscas y lutitas de color rojo violáceo, presenta las siguientes unidades: · Una unidad inferior compuesto por un material detrítico depósitos aluviales y niveles volcánicos de andesitas conocido como formación Pisac. · Una unidad superior constituida por andesitas y riolitas que presentan conglomerados y brechas expuestas. EDAD DEL CRETACICO INFERIOR Formacion yuncaypata.-

TUNELES Y MOVIMIENTO DE TIERRAS

Página 23

TUNEL CUSCO-POROY

Esta formación corresponde a un desarrollo transgresivo de la cuenca Mesozoica hasta llegar a extinguirse facilmente. Esta constituido por limonitas rojas, areniscas finas, lutitas de diversas coloraciones. Esta formación descansa concordantemente sobre la formación Huancane y aflora a lo largo del anticlinal del Vilcanota y bordura norte de la cuenca plio-cuaternaria del Cusco ( meseta de Sacsayhuaman) Está unidad presenta tres unidades: Una unidad basal mayormente lutacea-limolitica roja con intercalaciones de algunos lentes de arenosos. Una secuencia intermedia de naturaleza calcárea (calizas compactas, oolitos y arenas) Una secuencia superior constituido de lutitas y limolitas de varios colores con presencia de margas y yesos. 







La litofacies así como las estructuras sedimentarias surgieron en un medio sedimentación de plataforma e influencia tidal teniendo una potencia aproximada de 600m.Esta unidad presenta un aspecto caótico desde el punto de vista estratigráfico y cultural, ya que se observa bastantes cambios de facies y el carácter incoherente de de sus materiales frente a los efectos tectónicos han hecho posible que esta formación este completamente distorsionada.

EDAD DEL Cretacico medio-terciario inferior GRUPO SAN JERONIMO.-(capas rojas) Formacion k´ayra Esta formación es una megasecuencia de cuarto orden del grupo San Jerónimo, suprayace en concordancia secuencial a la formación Muñani. Estratigráficamente son laminaciones en estrato y grano creciente. Constituido por areniscas cuarzo feldespáticas rojas con lutitas de varias tonalidades predominando la coloración roja hacia la base presenta facies litológicas más finas.El espesor es de 1200 metros aproximadamente.

Formacion sonco. Esta formación sobreyace a la formación Kayra. Constituido por areniscas en forma estrato grano creciente, con niveles de conglomerados (clastos Sedimentarios, Volcánicos). Muestra características similares a la formación Kayra con secuencias detríticas de granulometría más fina en la base (lutitas, limolitas, areniscas de grano fino a medio), pasando hasta - el techo a secuencias de granulometría más gruesa (areniscas de grano grueso, conglomerados en canales con abundantes clastos de naturaleza andesitica los que constituyen la línea de cubre de los cerros Huanacáure y Molleorcco. Formacion Punacancha. Que no es observable de la ciudad del Cusco, por su situación detrás de las colinas de los cerros Huanacaure y Molleorcco, empieza por una secuencia de materiales finos (intercalaciones de lutitas, limolitas y areniscas de grano fino), para pasar bruscamente a secuencias detríticas gruesas de conglomerados, areniscas de grano grueso.

TUNELES Y MOVIMIENTO DE TIERRAS

Página 24

TUNEL CUSCO-POROY

Formación pumamarca Aflora ampliamente en la margen izquierda del rió Huatanay en el borde Norte y Nor Oeste de la depresión del Cusco y por ende como substratum de la zona de San Sebastián. Su composición litológica es heterogénea constituida por bloques y olistolitos de calizas grises y amarillas, clastos de calizas, areniscas de grano fino marrones, lutítas y limonitas de distinta coloración, arcillas y yesos agrupados bajo un aspecto caótico y brechoide. Estos materiales provienen, de la meteorización y erosión física y química de las unidades rocosas de la Formación Yuncaypata (calizas, lutítas y limolitas de diferente coloración. La diversidad de coloraciones de sus depósitos (violáceos, marrones, verduscos, amarillentos, etc) - se deben a la alteración de los minerales de hierro. Esta unidad sedimentaria subrayase en discordancia erosional y a través de la línea de rotura de la falla Kenko, a los depósitos marinos finos y carbonatados de la Formación Yuncaypata e infrayace en marcada discordancia erosional a los sedimentos continentales clásticos de la Formación San Sebastián. EDAD DEL Pleistoceno FORMACION SAN SEBASTIAN: Esta foramcion aflora ampliamente a lo largo del fondo y bordura del valle del Cusco. segun los estudios estratigraficos y sedimentologicos han dividido esta formacion en 5 secuencias estratigraficas siendoo las siguientes: Secuencia lacustre Secuencia fluvial Secuencia fluvial lacustre Secuencia lacustre superior Secuencia detrítica aluvial.

EDAD POST-Pleistoceno CUATERNARIOS.-   Que se hallan a lo largo de la zona de la cuenca del huatanay constituyendo los suelos actuales, esta constituido por niveles de arcillas, limos, horizontes de arenas, y principalmente por gravas de matriz areno arcillosa con clastos esencialmente de areniscas. - Materiales de Cobertura.- Principalmente son de dos tipos: · Depósitos aluviales: · Depósitos fluvio-aluviales: · Depósitos eluviales: · Depósitos coluviales:

TUNELES Y MOVIMIENTO DE TIERRAS

Página 25

TUNEL CUSCO-POROY

10.

GEOLOGÍA ESTRUCTURAL.

En la zona de la cuenca del Huatanay se aprecia estructuras de deformación evidencia una geodinámica interna muy activa en el pasado. teniendo principalmente las siguientes estructuras: fracturamientos intensos como lo es el afloramiento de areniscas y lutitas.

Falla de Tambomachay : Esta es la estructura de mayor dimensión que se orienta en dirección NW-SE inicialmente se ha comportado como falla inversa poniendo en contacto el grupo San Jerónimo (piso) con la formación Yuncaypata (techo) posteriormente ( fines del terciario y cuaternario) ha rejugado en una falla transcúrrete (falla de rumbo) dando lugar a la abertura de la cuenca del Cusco, el comportamiento actual al parecer es de falla normal. Falla de Tancarpata:  Se ha observado en margen izquierda del rio Huatanay y con una dirección predomínate NW-SE y con un movimiento siniestral normal. Falla de k´enko:  Pone en contacto las secuencias litológicas de la formación Yuncaypata con los depósitos de la formación Pumamarca, con rumbo predominante E-W.

TUNELES Y MOVIMIENTO DE TIERRAS

Página 26

TUNEL CUSCO-POROY

Falla de Pukin:  Esta falla desplaza las unidades de la formación yuncaypata y las capas rojas (Grupo San Jerónimo) tiene una orientación WNW-ESE. Falla deSaphy Se encuentra en el NW de la depresión del Cusco con una dirección NW-SE, las aguas del rió saphy recorren por las líneas de la falla. Anticlinal de Puquin.  Se ubica al oeste de la ciudad del Cusco con una dirección predominante N-S, deforma las unidades litológicas del Mesozoico tardío y del cenozoico temprano ( formación Yuncaypata y grupo San Jerónimo). Sistema de diaclasamiento:  Pequeñas fallas inversas, fallas de estratificación con rumbo N 336° buzamiento 59°NE, Pich 90°. 11.

GEOLOGIA QUE INVOLUCRA AL TUNEL CUSCO-POROY

FORMACIÓN PUQUIN: Coniaciano- Maestrichtiano (Carlotto, 1992; Carlotto et al., 1992) Definición y relaciones estratigráficas. La Formación Puquín (Carlotto, 1992; Carlotto et al., 1992) sobreyace a la Formación Ayabacas, pero en general, el contacto corresponde a un nivel de despegue. La Formación Puquín, al igual que la Formación Vilquechico, de la región de Puno está dividida en tres miembros llamados M1, M2 y M3 (Fig. 11), y aflora ampliamente en el núcleo del anticlinal de Puquín (Foto 21), en el anticlinal de Saylla, al norte de Saylla, entre Rondocan y San Juan de Quihuares y al norte de Accha.

TUNELES Y MOVIMIENTO DE TIERRAS

Página 27

TUNEL CUSCO-POROY

Litología y ambiente de sedimentación. El Miembro M1 (30m) del sector de Puquín (Carlotto, 1992) está constituido por lutitas rojas, yesos laminados, nodulosos o en mallas y por brechas con elementos pelíticos, que indican un medio de sabkha continental.Hacia la parte superior se observan dolomitas laminadas, intercaladas con yesos de medio intertidal. El Miembro M2 (180 m) aflora ampliamente en el anticlinal de Puquín. Está compuesto por dos secuencias de orden inferior: AM2 (100 a 150 m) y BM2 (30 a 60 m), que son transgresivas a la base (marinas poco profundas y confinadas) y regresivas al techo (lacustre). Las secuencias basales están compuestas por calizas, margas, lutitas negras ricas en materia orgánica y pirita (Foto 22), mientras que la parte media y superior por lutitas verdes y rojas asociadas a yesos laminares, nodulosas y en mallas. El Miembro M3 (>170 m) aflora en el anticlinal de Puquín, donde sobreyace al Miembro M2, sin embargo, en este mismo sector el techo se halla parcialmente erosionado. Este miembro es esencialmente arenoso y globalmente más detrítico que los precedentes; comienza con bancos arenosos fluviales, seguidos por intercalaciones de lutitas, margas y calizas lacustres e intertidales, en tanto que la parte media y superior granoestrato creciente está representado por areniscas feldespáticas de color rojo y de origen fluvial, de procedencia sur.

TUNELES Y MOVIMIENTO DE TIERRAS

Página 28

TUNEL CUSCO-POROY

TUNELES Y MOVIMIENTO DE TIERRAS

Página 29

TUNEL CUSCO-POROY

PLANO GEOLOGICO DEL TUNEL CUSCO-POROY

TUNELES Y MOVIMIENTO DE TIERRAS

Página 30

TUNEL CUSCO-POROY

PLANO GEOLOGICO EN BASE A LAS CARTAS NACIONALES 28R1 Y 28S4

TUNELES Y MOVIMIENTO DE TIERRAS

Página 31

TUNEL CUSCO-POROY

12.

GEOTECNIA DE TUNELES Y PORTALES  PROSPECCIONES –

Aspectos Generales. Se procederá a la ejecución de las investigaciones del subsuelo para completar el conocimiento del área. Estas investigaciones serán dirigidas y evaluadas por personal de alta capacitación y experiencia de modo de obtener el máximo resultado de ellas. Las prospecciones corresponderán básicamente a las definidas de acuerdo a los estudios geológicos de superficie ejecutados. Las principales prospecciones son las que se efectúa con métodos tales como: - sondajes a rotación - técnicas geofísicas - calicatas Sondajes. Los sondajes requeridos para evaluar un túnel serán localizados de acuerdo a los estudios geológicos y básicamente tendrán como objetivo definir espesores y características de sobrecarga y calidad geotécnica del macizo rocoso. Estos sondajes se localizarán en zonas de portales y en aquellos sectores del eje del túnel proyectado que presenten singularidades geológico-geotécnicas de importancia para la obra. Los sondajes tendrán a lo menos las siguientes características: - recuperación continua de testigos - diámetro mínimo NQ - longitud tal que pase 5 m bajo la cota de rasante del túnel proyectado - ejecución de pruebas de permeabilidad - medición de RQD y FF (Rock Quality Designation y Frecuencia de Fracturas) - estimación de resistencia a la compresión (en Mpa) - estimación de grado de meteorización (según Deerman, 1974) Los sondajes deben ser ejecutados y procesados de acuerdo a la normativa vigente para este efecto.

Técnicas Geofísicas. La prospección geofísica principal corresponde a la sísmica de refracción, la cual será usada como técnica básica para el estudio e interpretación de las condiciones de subsuperficie en el desarrollo de un proyecto de túnel. (Ver 2.503.5 en Capítulo 2.500 del Volumen N° 2). En caso de ser posible esta técnica de investigación debe plantearse como una herramienta previa a la ejecución de sondajes y debe considerar la alternativa de ser reinterpretable luego de ejecutadas las prospecciones con sondajes. Se deberán considerar separaciones de geófonos, longitudes de líneas y cargas explosivas tales que aseguren una penetración de ondas que permita interpretar las condiciones geotécnicas del macizo hasta profundidades que puedan afectar al proyecto. Adicionalmente, pueden considerarse otras prospecciones geofísicas tales como sondeos eléctricos verticales (SEV), que se apliquen a problemas geológicos específicos. TUNELES Y MOVIMIENTO DE TIERRAS

Página 32

TUNEL CUSCO-POROY

Toda técnica geofísica es en si un instrumento básico de evaluación del subsuelo debido a su relativo bajo costo y a la capacidad de abarcar grandes extensiones de terreno. Es recomendable calibrar dicha prospección geofísica mediante sondajes con recuperación de testigos.

Calicatas. Las calicatas estarán enfocadas básicamente al reconocimiento geológico – geotécnico de los sectores de portales y zonas de empréstitos, y tendrán profundidades variables entre 2 y 10 m. Se deberá considerar una descripción estratigráfica de ellas y un registro fotográfico de sus paredes. En algunos casos se ejecutarán ensayes geotécnicos en sitio, o bien, se obtendrán muestras para ensayes en laboratorio. Estas calicatas, debido a su relativo bajo costo de ejecución, son un complemento eficaz para establecer la profundidad de cobertura sedimentaria y las características de meteorización de la roca basal en su contacto con los depósitos de cobertura. 13.

DISEÑO ESTRUCTURAL

Clasificación Geotécnica. Todos los estudios geológicos están orientados a la evaluación geotécnica de los macizos rocosos donde se planifica la excavación subterránea. La evaluación geotécnica tiene como finalidad establecer lo siguiente: - método de construcción - tiempos involucrados - soportes requeridos La evaluación geotécnica se realiza aplicando algunas de las clasificaciones geomécanicas actualmente en uso (métodos de Barton - Bieniawski y otros) los cuales corresponden a los procedimientos más modernos y actualmente aceptados por los proyectistas de excavaciones subterráneas. Las clasificaciones geomecánicas surgieron de la necesidad de parametrizar observaciones y datos empíricos, de forma integrada, para evaluar preliminarmente el sostenimiento en túneles. Al depender los túneles de múltiples variables geológicas de difícil cuantificación, el uso de los métodos empíricos (al que pertenecen las clasificaciones geomecánicas) fue de gran ayuda desde el primer sistema de clasificación propuesto en 1946 por Terzaghi, hasta el presente. Se puede decir que hoy día las clasificaciones geomecánicas son un método de uso generalizado en el proyecto y construcción de túneles, y que, gracias a ellas, es posible un mejor conocimiento e interpretación de los datos geológicos y geotécnicos en el diseño y excavación de las obras subterráneas. Las clasificaciones geomecánicas permiten evaluar el comportamiento geomecánico de los macizos rocosos, estimando los parámetros geotécnicos de diseño y el tipo de sostenimiento de un túnel. Además de las obras subterráneas, se destacan las aplicaciones a taludes y cimentaciones. Las clasificaciones llevan más de 50 años en uso, pero es a partir de la década de los 70 cuando se extienden internacionalmente. Entre las distintas clasificaciones para túneles propuestas hasta el presente sobresalen las de Terzaghi (1946), Kauffer (1958), Deer et al (1967), Bieniawski (1973) y Barton et al (1974-1993). De ellas solamente las dos

TUNELES Y MOVIMIENTO DE TIERRAS

Página 33

TUNEL CUSCO-POROY

últimas proporcionan procedimientos cuantitativos aplicables a los modernos sistemas de sostenimiento y construcción de túneles. Dichos métodos parten de la combinación de algunos de los siguientes parámetros del macizo rocoso: - Resistencia del material rocoso - RQD - Espaciado de discontinuidades - Orientación de discontinuidades - Condiciones de las discontinuidades (continuidad, separación, rugosidad, meteorización y relleno) - Estructuras geológicas y fallas individualizadas - Infiltraciones - Estado tensional La utilización generalizada de las clasificaciones geomecánicas se debe a las evidentes ventajas, tanto por su facilidad de aplicación, como por la sencillez en la obtención de los parámetros que intervienen, y además ha aportado un lenguaje común entre geólogos, ingenieros y constructores. Existen, sin embargo, algunas limitaciones que deben tenerse en cuenta al momento de ser aplicadas: Muchos de sus datos corresponden a valores extrapolados sin que se considere el grado de incertidumbre. - Algunos de sus parámetros son de difícil cuantificación, como las infiltraciones o las condiciones de las discontinuidades. - Los resultados pueden ser subjetivos al estar influidos por el criterio del geólogo que tome los datos de campo. - No pueden aplicarse a formaciones geológicas, tales como rocas salinas, evaporitas en general, rocas muy Karstificadas, - Como método de diseño para el sostenimiento de túneles no se cuantifican sus resultados ni se conoce el factor de seguridad de las respectivas fortificaciones.

Correlaciones entre los Indices RMR y Q. Se han propuesto distintas correlaciones empíricas para RMR y Q, algunas de las más características son las siguientes: RMR = 9 Ln Q + 44 (Bieniawski, 1979, Sudáfrica, Fig. 3.804.104.A) RMR = 5,9 Ln Q + 43 (Rutledge y Preston, 1980, Nueva Zelanda) RMR = 5,4 Ln Q + 55,2 (Moreno, E. 1981, Asturias) RMR = 10,5 Ln Q + 41,8 (Abad., J. et al 1983, Asturias) RMR = 5 Ln Q + 60,8 (Cameron Clark y Budavari 1981, Sudáfrica)

TUNELES Y MOVIMIENTO DE TIERRAS

Página 34

TUNEL CUSCO-POROY

Como puede apreciarse tanto las correlaciones empíricas como la descripción cualitativa de ambas clasificaciones no coinciden exactamente ni en sus clases ni en sus coeficientes de regresión. Kaiser y Gale (1985), basándose en estudios probabilísticos, han propuesto una única relación según la expresión: RMR = 8,5 Ln Q + 35

CLASIFICACIN DEL MACIZO ROCOSO

TUNELES Y MOVIMIENTO DE TIERRAS

Página 35

TUNEL CUSCO-POROY

SOSTENIMIENTO DEL MACIZO ROCOSO TAJEOS DE EXPLOTACIÓN

TIPO DE BANDAS ROCA

I

SOSTENIMIENTO RECOMENDADO

ABERTURA PERMISIBLE

TIEMPO DE AUTOSOPORTE

I-B

Pernos esporádicos de 6'.

40.0 m

Mayor a 2 años

II-A

Puntales de 7" de diámetro y / o pernos esporádicos de 6'.

26.0 m

2 años

II-B

Puntales de 7" u 8" de diámetro espaciados de 2.5 a 3.0 m y / o pernos de 6'.

17.0 m

8 meses

III-A

Puntales de 7" u 8" de diámetro espaciados de 1.8 a 2.2 m en combinación de pernos de anclaje de 6'.

11.0 m

3 meses

III-B

Puntales de 7" u 8" de diámetro espaciados de 1.5 a 1.8 m en combinación de pernos de anclaje de 6'.

7.0 m

1.5 semanas

IV-A

Puntales de 7" u 8" de diámetro espaciados de 1.2 a 1.5 m en combinación de pernos de anclaje de 6'. Alternativa cuadros de madera espaciados de 2.0 a 2.2 m.

4.4 m

1 día

IV-B

Cuadros de madera con encribado espaciados entre 1.5 a 2.0 m.

2.8 m

8 horas

V

Cuadros de madera con encribado espaciados entre 1.2 a 1.5 m, utilizar marchavantes.

1.1 m

Colcapso inmediato

II

III

IV

V

TUNELES Y MOVIMIENTO DE TIERRAS

Página 36

TUNEL CUSCO-POROY

14.

GEOMECANICA DEL TUNEL CUSCO-POROY

La geomecánica en la zona se realiza a lo largo de las perforaciones cada 50 metros de distancia. En la zona de la formación Puquin Presencia de estratificación laminar de arcillas intercalados con lutitas y limoneriscas, limoarcillitas con delgados estratos de arenisca de grano medio afino. Presencia de lutitas intercaladas con limoneriscas todo de color rojizo y estratos delgados de limonerisca de color verde olivo.

ANALISIS DE UN TRAMO DEL TUNEL CUSCO-POROY CARACTERISTICAS DE LA ROCA: EXCAVACION SUBTERRANEA DE TUNEL Sección Típica - Roca Mala (62%) ROCA TIPO III Sección Típica - Roca Regular (28%) ROCA TIPO II Sección Típica - Roca Buena (10%) ROCA TIPO I

TUNELES Y MOVIMIENTO DE TIERRAS

Página 37

TUNEL CUSCO-POROY

ANALISIS DE LA EXCABACION DEL PRIMER TRAMO 50 METROS COORDENADAS

DISTANCIA ALTURA PUNTO ZONA ESTE NORTE HORARIA (Km) (m.s.n.m) 1 19 175733 8503108 0.000 3515.0 2 19 175689 8503131 0.050 3541.0 PRESENCIA DE LUTITAS

DATOS GEOMECANICOS DE LA ROCA (estimados):           

Lutita color marrón Pe 0.24 Mpa/m3 Módulo de Young 1581 Mpa Poisson 0.30 Criterio falla Morh Coulomb Esfuerzo tensión 0.18 Mpa Cohesión 0.309 Mpa Cohesión residual 0.309 Mpa Angulo de fricción 33° Angulo de fricción residual 25° Tipo de material plástico

TUNELES Y MOVIMIENTO DE TIERRAS

Página 38

TUNEL CUSCO-POROY

AHORA PROCEDEMOS AL ANALISIS GEOMECANICO CON SHOFTWARE PHASE 2.0.

Hacemos el análisis de esfuerzos de la roca y observamos que el los esfuerzos en la sección del tunel son altos, es necesario hacer un correcto sostenimiento

TUNELES Y MOVIMIENTO DE TIERRAS

Página 39

TUNEL CUSCO-POROY

Observamos también el desplazamiento de la roca sin sostenimiento, el cual sería aproximadamente 0.118m

Se observan los vectores de desplazamiento del macizo rocoso

TUNELES Y MOVIMIENTO DE TIERRAS

Página 40

TUNEL CUSCO-POROY

TABLA DE SOSTENIMIENTO SEGÚN LA CALIDAD DE ROCA

TUNELES Y MOVIMIENTO DE TIERRAS

Página 41

TUNEL CUSCO-POROY

15. SOSTENIMIENTO EN EL TÚNEL CUSO-POROY (Datos obtenidos del presupuesto preliminar de metrado del Tunel CuscoPoroy) SOSTENIMIENTO PARA TUNELES TUNEL CUSCO POROY PERNOS DE ANCLAJE SPLIT SET DE 39 mm x 3100 mm SUMINISTRO Y COLOCACION En el Túnel En nichos de conexión En nichos de parqueo RELLENO CON SHOTCRETE DE NIVELACION F'C=140 KG/CM2 EN SOBRE EXCAVACION Sección Típica - Roca Mala (62%) Sección Típica - Roca Regular (28%) Sección Típica - Roca Buena (10%) Nichos de conexión Nichos de parqueo MALLA DE REFUERZO EN SOBRE EXCAVACION En el Túnel En nichos de conexión En nichos de parqueo SHOCRETE LANZADO DE SOPORTE e=0.05 m CONCRETO F'C=280 KGR/CM2 Sección Típica - Roca Regular (28%) En nichos de conexión En nichos de parqueo SHOTCRETE DE REVESTIMIENTO e=0.075 m CONCRETO F'C=280 KGR/CM2 Sección Típica - Roca Mala (62%) SHOTCRETE CON FIBRA DE ACERO e=0.075 m CONCRETO F'C=280 KGR/CM2 Sección Típica - Roca Mala (62%) INSTRUMENTACION GEOTECNICA CIMBRA METÁLICA PARA SOSTENIMIENTO Espaciamiento de Cimbra E = 0.80 m SUB DRENAJE Y DRENAJE DEL TUNEL TUBERIA PARA SUDREN EN PVC de 8", INC. ACCESORIOS Túnel Longitudinal Túnel Transversal TUBERIA PARA DRENAJE DE CALZADA EN PVC de 6", INC. ACCESORIOS Túnel Longitudinal CANAL DE EVACUACION DE AGUAS PLUVIALES Túnel Longitudinal Accesos

TUNELES Y MOVIMIENTO DE TIERRAS

Página 42

TUNEL CUSCO-POROY

16.

SISTEMAS DE VENTILACION DE TUNELES

Aspectos Generales. Los requerimientos de ventilación, deben determinarse conforme a las recomendaciones de PIARC (Permanent International Association of Road Congresses) del año 1995 y a las modificaciones que posteriormente ese organismo vaya recomendando. A título indicativo se enumeran a continuación los sistemas de ventilación normalmente utilizados: - Ventilación natural - Ventilación forzada longitudinal - Ventilación forzada semi – transversal - Ventilación forzada transversal o cruzada Las figuras de la Lámina 3.805.3.A ilustran las diferencias entre uno y otro sistema. El diseño del sistema de ventilación de un túnel debe ser hecho por un especialista que deberá tomar en consideración, entre otros, los siguientes antecedentes para su análisis: - T.M.D.A. (Tránsito Medio Diario Anual) y V.H.D (Volumen Horario de Diseño) - Longitud del túnel - Gradiente. Se debe tener presente que siempre es posible que por ambas pistas circulen vehículos subiendo, en circunstancias excepcionales - Altura del túnel sobre el nivel del mar - Velocidad de circulación media de los vehículos En cualquier caso y sin que la enumeración sea taxativa, el proyecto de ventilación debe abordar los siguientes aspectos: - Producción de CO - Opacidad - Efecto pistón - Características de crecimiento y composición del parque - Características del ducto de aire • Area transversal • Longitud • Pérdidas por fricción • Otras pérdidas • Presión en extremo del ducto • Densidad del aire • Rendimiento de los equipos - Condiciones de operación en caso de incendio - Efecto de los vientos externos El diseño final deberá considerar la interacción de todos los parámetros enumerados y de otros que pudieren ser necesario incorporar al análisis según las particulares características del proyecto, dando cumplimiento a las normativas de diseño aceptadas por la Dirección de Vialidad para cada caso.

TUNELES Y MOVIMIENTO DE TIERRAS

Página 43

TUNEL CUSCO-POROY

TUNELES Y MOVIMIENTO DE TIERRAS

Página 44

TUNEL CUSCO-POROY

ILUMINACION DE TUNELES A fin de aplicar criterios sancionados por su aceptación internacional y uso prolongado se adopta integralmente la normativa indicada en el Technical Report. "Guide for the Lighting of Road Tunnels and Underpasses de la Internacional Commission on Illumination” Publication CIE 88-1990.

SISTEMAS DE CONTROL DE INCENDIOS El proyecto de la especialidad debe indicar los sistemas con que se detectarán los eventuales incendios y/o siniestros equivalentes, estableciendo el tipo, la cantidad, localización e interconexión de los elementos sensores o detectores (calor y humo) y del control de la información (Central de Detección de Incendio) como asimismo de la red de transmisión.

TUNELES Y MOVIMIENTO DE TIERRAS

Página 45

TUNEL CUSCO-POROY

17.

PERFIL DE VENTILACION TUNEL CUSCO-POROY

TUNELES Y MOVIMIENTO DE TIERRAS

Página 46

TUNEL CUSCO-POROY

18.

CONCLUSIONES:

En el aspecto técnico, El túnel Cusco Poroy atraviesa la formación Puquin logrando un ahorro de tiempo en forma sustancial al reducirse por el túnel, ello implica una evaluación económica y social en forma integral para viabilizar su construcción, a través de una priorización de banco de proyectos de inversión pública por parte del gobierno central. El ahorro de tiempo en el transporte generaría mayor movilización hacia el futuro aeropuerto de Chincheros el cual generaría mayores ganancias para el estado. Los beneficios sociales del proyecto, son altos para los pobladores del valle del Cusco y Poroy. La construcción del Túnel Cusco-Poroy generará efectos multiplicadores, dinamizando en la actividad económica al contribuir en el crecimiento económico y social de la provincia de la Convención y de la Región, lo que muestra la relación beneficio/costo de 5.66 y el excedente del productor generado por el proyecto es de 6.71% del PBI. Las deformaciones producidas al modelar una excavación en roca inalterada son mínimas ya que la roca posee una gran capacidad de soporte, cosa que no sucedió en estos ejemplos, el grado de trituración, el grado de diaclasamiento, y en general estado de alteración en la roca afectan directamente a su resistencia La resistencia de macizos rocosos no solo de roca inalterada puede mejorarse aplicando métodos como shotcreteo, lo que aumenta en gran parte su capacidad; tratamientos como estos pueden modelarse en el software valiéndose de las etapas e construcción y la creación de materiales con diversas características.

TUNELES Y MOVIMIENTO DE TIERRAS

Página 47