06 fhwa 2009 md&c1 2 geometría&seguridad

goo.gl/zD9i0v ____________________________________________________________________________

CAPÍTULOS 1-2 SEGURIDAD Y GEOMETRÍA

Manual Técnico para Diseñar y Construir Túneles Viales – Elementos Civiles

Principal Investigators: C. Jeremy Hung, PE, James Monsees, PhD, PE, Nasri Munfah, PE, and John Wisniewski, PE

2/19 MANUAL TÉCNICO PARA DISEÑAR Y CONSTRUIR TÚNELES VIALES

MATERIAL DIDÁCTICO NO-COMERCIAL - CURSOS UNIVERSITARIOS DE POSGRADO

Traducción SDL Free + + Francisco Justo Sierra [email protected]

Ingeniero Civil UBA CPIC 6311 caminosmasomenosseguros.blogspot.com.ar Beccar, marzo 2017

RESUMEN

Por el mayor el uso del espacio subterráneo para sistemas de transporte y el aumento de la complejidad y limitaciones de construcción y mantenimiento de la estructura (*) de transporte encima de la tierra fue necesario redactar este manual técnico, diseñado para ser la única para guiar la planificación, diseño, construcción y rehabilitación de los túneles viales, y abarca diversos tipos de túneles viales, incluyendo mineros, perforados, cortar-y-cubrir, inmersos, y caja de gatos. El alcance del manual está limitado prin-cipalmente a los elementos civiles de los túneles viales.

(*) Gazapo: “The increased use of underground space for transportation systems and the increasing complexity and constraints of constructing and maintaining above ground transportation infrastructure have prompted the need to develop this technical manual.”

FHWA - 2009 3/19




CAPÍTULO 1 PLANIFICACIÓN

1.1 INTRODUCCIÓN

Los túneles viales definidos por el Comité Técnico de Túneles de la AASHTO son vías cerradas con acceso restringido de vehículos a portales, independientemente del tipo de estructura o método de construcción. El comité define además que los túneles viales NO incluyen el camino encerrado creado por puentes viales, ferroviarios u otros. Esta definición se aplica a todos los tipos y métodos de estructu-ras de túneles, tales como túneles cortados y cubiertos, minados y perforados en roca, terreno blando y terreno difícil, sumergidos o inmersos, de cajas con gatos..

Los túneles viales son opciones factibles para cruzar una masa de agua o atravesar barreras físicas tales como montañas, caminos existentes, ferrocarriles o instalaciones; O satisfacer requisitos ambien-tales o ecológicos. Son medios viables para minimizar el posible impacto ambiental, como la congestión del tránsito, movimiento de peatones, calidad del aire, contaminación acústica o la intrusión visual; Para proteger áreas de valor cultural o histórico especial como la conservación de distritos, edificios o propie-dades privadas; O por otras razones de sostenibilidad, tales como evitar el impacto en el hábito natural o reducir la perturbación de las tierras de superficie. La figura 1-1 muestra el portal de los túneles de Glenwood Canyon Hanging Lake y Reverse Curve - túneles gemelos de 1.200 metros de longitud que llevan una sección crítica de la I-70 discretamente a través del pintoresco cañón Glenwood de Colorado.

Figura 1-1 Túneles Glenwood Canyon





La planificación de un túnel vial requiere participaciones y evaluaciones multidisciplinarias y, en general, debe adoptar las mismas normas que para los caminos de superficie y las opciones de puentes, con algunas excepciones. Ciertas consideraciones, como iluminación, ventilación, seguridad de la vida, fun-cionamiento y el mantenimiento, etc., deben abordarse específicamente para los túneles. Además del costo de construcción de capital, se debe realizar un análisis del costo del ciclo de vida teniendo en cuenta la esperanza de vida de un túnel, considerablemente más larga que las de otras instalaciones como puentes o caminos.

…

1.1.3 Capacidad de tránsito

Los túneles viales deberán tener al menos la misma capacidad de tránsito que los caminos de superfi-cies. Los estudios sugieren que en los túneles con tránsito controlado, el rendimiento es mayor que en caminos de superficie incontrolados, lo que sugiere que una reducción del número de carriles en el inte-rior del túnel puede estar justificada. Sin embargo, el tránsito será más lento si el ancho de línea es infe-rior a las normas (demasiado angosto) y se apartan de las paredes del túnel, si no hay suficiente holgu-ra lateral. Los techos muy bajos dan una impresión de velocidad y tienden a frenar el tránsito. Por lo tanto, es importante dar suficiente altura y anchura de carril comparables a los de la carretera de acce-so. Se recomienda que los carriles de tránsito por los túneles nuevos deberían cumplir los requisitos geométricos de los caminos, por ejemplo carriles de 3.6 m de ancho. También se recomienda disponer de una razonable distancia al borde entre el carril y paredes del túnel o barreras. Especialmente en las zonas urbanas, a menudo tienen restricciones de carga: materiales peligrosos, gases y líquidos infla-mables, y altura o anchura del vehículo. Deberían adoptarse disposiciones en las aproximaciones para detectar y prohibir el paso de vehículos.

…

1.3.5 Portales

Los portales y los ejes de ventilación deben situarse de forma que cumplan los requisitos de calidad del aire y del ambiente, y la configuración geométrica del túnel. En los portales, puede ser necesario exten-der la pared divisoria entre el tránsito que circula en direcciones opuestas para reducir la recirculación de contaminantes desde el túnel de salida hacia el túnel de entrada. Si es posible, los portales deben estar orientados para evitar que los conductores queden cegados por el sol levantado o poniente. Se necesitan requisitos especiales de iluminación en el portal para abordar el efecto "agujero negro". Debe situarse donde la profundidad del túnel esté cubierta adecuadamente, lo cual depende del tipo de cons-trucción, configuración de cruce y geometría del túnel. Por ejemplo, en un túnel de corte y cubierta, el portal puede estar tan cerca de la superficie como el techo del túnel se puede colocar con suficiente espacio libre para el tránsito. En los túneles minados TBM, el portal se colocará donde haya suficiente cubierta de tierra para iniciar el TBM. En los túneles de montaña el portal puede estar tan cerca de la cara de la montaña como prácticamente construible.

1.3.6 Sistemas de seguridad contra incendios

La seguridad en caso de incendio es de suma importancia en un túnel. Las consecuencias catastróficas de los incendios de túneles (por ejemplo, el túnel del Mont Blanc, 1999 y el túnel suizo de San Gotardo, 2001) produjeron pérdidas de vidas, graves daños a la propiedad, y grandes preocupaciones por la falta de seguridad contra incendios.

FHWA - 2009 5/19




Durante el túnel del Gotardo de octubre de fuego de 2001 (Figura 1-11) que se cobró 11 muertes, según los informes, la temperatura alcanzó 1.832 (1.000 ° C) o F en pocos minutos, y el humo espeso y produc-to combustible propaga más de 2.5km en los 15 minutos.

Figura 1-11 Fuego del túnel del Gotardo en octubre de 2001 (FHWA 2006)

Para fines de planificación, es importante com-prender los problemas de seguridad de incendios de un túnel vial y considerar sus impactos en las alineamientos, la sección transversal del túnel, las salidas de emergencia, las disposiciones de venti-lación, la configuración geométrica, el derecho de paso y las estimaciones de costos conceptuales , La Asociación Nacional de Protección contra Incendios (NFPA) 502 - Norma para túneles, puentes y otras vías de acceso limitado da los siguientes requisitos de protección contra incendios y seguridad para túneles viales: • Protección de elementos estructurales • Detección de fuego • Sistemas de comunicación • Control de trafico • Protección contra incendios (es decir, tubería vertical, bocas de incendio, suministro de agua, extin-

tores portátiles, sistemas fijos de extinción de incendios a base de agua, etc.) • Sistema de drenaje de túneles • Salida de Emergencia • Eléctrico, y • Plan de respuesta de emergencia.

En 2005, el FHWA, AASHTO y el Programa Cooperativo Nacional de Investigación de Caminos (NCHRP) patrocinaron un estudio de exploración de equipos, sistemas y procedimientos utilizados en túneles europeos. El estudio concluyó con nueve (9) recomendaciones para la implementación incluyen la realización de investigaciones sobre la gestión de emergencias en túneles que incluyen factores hu-manos; El desarrollo de criterios de diseño de túneles que promuevan un rendimiento óptimo del con-ductor durante los incidentes; Desarrollo de señales visuales, audibles y táctiles más efectivas para las rutas de escape; Y utilizando un enfoque de gestión de riesgos para inspeccionar y mantener el túnel de seguridad.





1.3.6.1 Salida de emergencia

La salida de emergencia de las personas que utilizan el túnel a un lugar de refugio debe darse a intervalos regulares. A lo largo del túnel, deben darse rutas de escape funcionales y claramente marcadas para su uso en caso de emergencia. Como se muestra en la Figura 1-12, las salidas deben estar claramente marcadas y el espaciamiento de las salidas en las vías de evacuación no de-be exceder los 300 m y debe cumplir con la NFPA 502 - Norma para Túneles, Puentes y Otros Autopistas de acceso. Las salidas de emergencia deben darse a lugares seguros y seguros.

Figura 1-12 Salida de Emergencia

Las pasarelas de salida de emergencia deben tener un mínimo de 3,6 pies de ancho y deben estar protegidas del tránsito que se aproxima. Señalización indicando tanto la dirección como la dis-tancia a la puerta de escape más cercana debe ser montada por encima de las pasarelas de emergencia a intervalos razonables (100 a 150 pies) y ser visible en caso de emergencia. Las vías de evacuación de emergencia deben estar provistas de un nivel de iluminación adecuado y estar conecta-das al sistema de energía de emergencia.

Cuando se dan túneles en tubos gemelos, los pasos cruzados al tubo adyacente pueden considerarse refugio seguro. El pasaje transversal debe tener una calificación de corta duración de al menos dos ho-ras, debe estar equipado con puertas de cierre automático que se abran en ambas direcciones o puer-tas correderas, y los pasillos transversales deben estar situados a no más de 656 pies (200m) de dis-tancia. Deberá disponerse de una pasarela de emergencia de al menos 3,6 pies (1,12 m) de ancho a cada lado de los pasillos transversales.

En túneles largos, a veces se proveen alcobas de emergencia (ensanchamiento local) para vehícu-los. Consulte la Figura 1-13. Algunos túneles europeos también dan a intervalos una vuelta de emer-gencia para los vehículos en el conducto adyacente del camino que la vuelta-alrededor se cerraba nor-malmente por las puertas.

Figura 1-13 Alcoba de emergencia

1.3.6.2 emergencia ventilación, iluminación y Comunicación

Un sistema de ventilación de emergencia debe darse a controlar el humo y para dar aire fresco para la evacuación de los pasajeros y de apoyo a los servicios de emergencia. El sistema de venti-lación de emergencia es a menudo el sistema de ventilación normal operado a velocidades más altas. Deben desarrollarse escenarios de ventila-ción de emergencia y el funcionamiento de los ventiladores se basará en la ubicación del incendio y la dirección de la evacuación del túnel. Los venti-ladores deben conectarse a una fuente de alimentación de emergencia en caso de fallo de la alimenta-ción primaria.

FHWA - 2009 7/19




Deben darse iluminación de túneles de emergencia, detección de incendios, líneas de incendios e hi-drantes. En ciertas instalaciones, se usaron medidas de extinción de incendios como el sistema de es-puma o diluvio. Se debe eliminar el riesgo de propagación de incendios a través de conductos de cable de alimentación dividiendo los conductos de cable en secciones ignífugas, colocando cables en conduc-tos colados, usando cables ignífugos cuando sea aplicable y otras medidas preventivas. Las instalacio-nes vitales deben ser suministradas con cables resistentes al fuego. Los materiales utilizados no deben liberar gases tóxicos o agresivos como el cloro. El agua para combatir incendios debe estar protegida contra las heladas. Los botones de alarma de incendio deben estar adyacentes a cada cruce. Los servi-cios de emergencia deben poder acercarse a un incendio en un túnel en condiciones de seguridad. Los teléfonos de emergencia deben ser dados en los túneles y conectados a la fuente de alimentación de emergencia. Cuando se utiliza un teléfono de este tipo, la localización de la persona que llama debe ser identificada tanto en el centro de control como por una luz de advertencia visible para el personal de rescate. Los teléfonos deben estar provistos en puertas de paso cruzado y salidas de emergencia. Los sistemas de comunicación deben dar al público viajero la posibilidad de convocar instrucciones de ayu-da y recibir, y deben garantizar el rescate coordinado. Los sistemas deben activar la alarma de forma rápida y fiable cuando surjan situaciones inusuales de operación o situaciones de emergencia. La co-bertura de radio para los servicios de policía, bomberos y otros servicios de emergencia y el personal debe extenderse por todo el túnel. Es necesario que los servicios policiales, de bomberos y de emer-gencia utilicen sus radios móviles en túneles y pasajes cruzados. Los sistemas de radio no deben inter-ferir entre sí y deben conectarse a la fuente de alimentación de emergencia para comunicarse entre sí. También se recomienda que se dé cobertura de telefonía móvil.

1.3.7 Túnel Emisor

Buen diseño anticipa a las necesidades de drenaje. Por lo general, los sistemas de bomba de sumidero se dan en los portales y en puntos bajos. Se debe dar drenaje del camino a través del túnel usando en-tradas de drenaje y tuberías de drenaje. El sistema de drenaje debe ser diseñado para tratar el drenaje superficial, y cualquier infiltración de aguas subterráneas en el túnel. Otras áreas de los túneles, como conductos de ventilación y lugares potenciales para la fuga, deben tener provisión para el drenaje. Se debe evitar la acumulación de hielo.

El Capítulo 2 da los requisitos geométricos y recomendaciones de nuevos túneles viales incluyendo alineamientos horizontales y verticales, y requisitos de la sección transversal del túnel.

Capítulo 2 - Configuración geométrica 2.1 INTRODUCCIÓN

2.1.1 Diseñar normas 2.2 ALINEAMIENTOS HORIZONTALES Y VERTICALES

.2.2.1 Pendientes máximas 2.2.2 curvas horizontales y verticales 2.2.3 Vista y distancia de frenado Requisitos 2.2.4 Otras consideraciones

2.3 LAS AUTORIZACIONES DE VIAJE 2.4 ELEMENTOS DE SECCIÓN TRANSVERSAL

2.4.1 Elementos de sección transversal típica 2.4.2 Carril de viaje y banquina 2.4.3 Veredas/pasarela de salida de emergencia 2.4.4 Requisitos de drenaje túnel 2.4.5 Requisitos de ventilación 2.4.6 Requisitos de Iluminación 2.4.7 Requisitos de Control de Tránsito 2.4.8 Enfoque portales y .2-12

goo.gl/zD9i0v ____________________________________________________________________________

CAPÍTULO 2 CONFIGURACIÓN GEOMÉTRICA

2.1 INTRODUCCIÓN

Según la definición de la Asociación Americana de Caminos Estatales y Transporte (AASHTO) Comité Técnico de Túneles (T-20), los túneles viales se definen como caminos cerrados con acceso de vehícu-los que se restringe a los portales independientemente del tipo de estructura o método de construcción.

Los túneles viales siguientes excluyen de esta definición encerrada camino creado por las estructuras de los derechos del aire tales como puentes via-les, puentes de ferrocarril u otros puentes.

La figura 2-1 ilustra Tetsuo Harano túneles a tra-vés de la ladera en Hawai como parte de la red de caminos H3. Los túneles están restringidos por el acceso al portal y se conectan a los principales puentes de autopista enfoque.

Figura 2-1 H3 Tetsuo Harano Túneles en Hawái

Además de los requisitos generales viales, túne-les viales también requieren consideraciones es-peciales, incluyendo la iluminación, ventilación, sistemas de protección contra incendios, y la ca-pacidad de salida de emergencia.

A menudo estas consideraciones imponen requi-sitos geométricos adicional es.

2.1.1 Normas de diseño

Los túneles viales que se analizan en este manual cubren todas los caminos incluyendo autopistas, ar-terias, colectores y caminos y calles locales en lugares urbanos y rurales (FHWA-NHI-09-010) siguiendo las clasificaciones funcionales de la FHWA publicación "Clasificación funcional del camino: Conceptos, criterios y procedimientos". El "Libro Verde" de AASHTO, una política de diseño geométrico de cami-nos y calles adoptadas por agencias federales, estados y la mayoría de las agencias locales viales, da las consideraciones generales de diseño para túneles viales desde el punto de vista del nivel de servi-cio. Requisitos de los túneles viales que no deben diferir materialmente de los que se utilizan para las estructuras de separación de grado.

El Libro Verde también da información general y recomendaciones acerca de los elementos de la sec-ción transversal y otros requisitos específicos para los túneles viales.

Además del Libro Verde, normas que deben utilizarse para el diseño de configuraciones geométricas de los túneles viales deberán cumplir en general con los siguientes documentos completados con las recomendaciones dadas en este manual.





Criterios adicionales pueden incluir: • AASHTO A Norma de Normas de Diseño - Sistema Interestatal • Normas emitidas por el estado o estados en los que se encuentra el túnel • Normas de autoridad

local, cuando sean aplicables • Normas nacionales y locales del país donde el cruce internacional Túnel

Aunque los requisitos geométricos para la alineación del camino, el perfil y para las separaciones verti-cales y horizontales en las normas de diseño anteriores se aplican generalmente a los túneles viales, en medio de los altos costos del túnel y el derecho restringido de paso, y el diseño de los túneles viales para reducir al mínimo el tamaño total del túnel sin embargo, mantener una operación segura a través del túnel. Para garantizar la seguridad vial, el diseño geométrico debe evaluar la velocidad de diseño, carriles y anchura de los banquinas, la anchura del túnel, alineamientos horizontales y verticales, grado, distancia visual de detención, la pendiente transversal, peralte, y espacios libres horizontales y vertica-les, sobre una base de caso por caso.

Además de los estándares de diseño de caminos arriba mencionados, el diseño geométrico para túne-les viales debe tener en cuenta los sistemas de túneles como elementos de seguridad contra incendios, ventilación, iluminación, control de tránsito, detección y protección contra incendios, comunicación, etc. sección transversal de un túnel vial también debe cumplir con National Fire Protection Association (NFPA) 502 - Estándar sobre túneles viales, puentes y caminos Otro de acceso limitado.

Las recomendaciones de este manual se dan como una guía para el ingeniero de ejercer buen juicio en la aplicación de las normas para el diseño geométrico de túneles y, en general basan en la quinta edi-ción (2004) del Libro Verde y Edición 2008 de la norma NFPA 502. Los estándares de diseño utilizados para un proyecto de túnel vial deben ser iguales o superiores al mínimo que se indica a continuación en este Manual, teniendo en cuenta los costos, volúmenes de tránsito, requisitos de seguridad, derecho de paso, impactos socioeconómicos y ambientales sin comprometer las consideraciones de seguridad. Los lectores deben comprobar siempre con los últimos requisitos de las referencias anteriores.

2.2 ALINEAMIENTOS HORIZONTALES Y VERTICALES

Planificación y diseño de las alineamientos de túneles viales deben tener en cuenta las condiciones geológicas, geotécnicas y agua subterránea en el sitio, y las limitaciones ambientales como se discutió en el Capítulo 1 - Planificación.

Calificación máxima, curvas horizontales y verticales, y el otro requisito / limitaciones para alineamientos horizontales y verticales túneles viales se tratan en esta sección.

2.2.1 Pendientes máximas

Las pendientes del túnel vial deben evaluarse sobre la base de la comodidad del conductor, mientras se esfuerzan por alcanzar un punto de equilibrio económico entre los costos de construcción y los cos-tos de operación. Las pendientes efectivas máximas en los túneles principales del camino preferible-mente no deben exceder el 4%; aunque en casos necesarios se usaron de hasta 6%.

Las pendientes de subidas largas o empinadas pueden dar lugar a una necesidad de carriles de ascen-so para los vehículos pesados. Sin embargo, por razones económicas y de ventilación, se deben evitar los carriles de escalada en los túneles; la adición de una parte vial carril de ascenso a través de un túnel también puede complicar la construcción considerablemente, en particular en un túnel aburrido.

FHWA - 2009 11/19




2.2.2 Curvas horizontales y verticales

Las curvas horizontales y verticales deberán satisfacer los requisitos geométricos de Green Book. La alineación horizontal de un túnel vial debe ser tan corto como sea posible y mantener como gran parte de la longitud del túnel en tangente como sea posible, lo que limitará el número de curvas, minimizar la longitud y mejorar la eficiencia de funcionamiento. Sin embargo, curvas leves pueden ser requeridos para dar cabida a la ventilación / acceso, ubicación de portal, zonas de parada de la construcción, y otras instalaciones auxiliares, como se discutió en el Capítulo 1 - Planificación. Una curva horizontal ligera en la salida del túnel puede ser necesaria para permitir a los conductores ajustar gradualmente a la luminosidad exterior del túnel.

Cuando se necesitan curvas horizontales, los radios horizontal mínima aceptable debe tener en cuenta la velocidad del tránsito, las distancias visuales, y la sobreelevación proporcionado. En general, para fines de planificación, los radios de curvatura debe ser lo más grande posible y no menos de 850 y un radio de 300 m. Una curva más apretada puede ser considerada en la etapa de diseño detallado basado en el método de túnel seleccionado.

La tasa del peralte, aumento de la elevación de la superficie camino desde el interior hacia el borde exterior del camino, debe estar preferiblemente en el intervalo 1% a 6%.

Cuando se utiliza la construcción de muros donde se curvan alineamientos, las longitudes de cuerda no deben exceder de 7,6 m para radios de menos de 760 m, y 15 m en otros lugares.

2.2.3 Requerimientos de distancia visual y de frenado

Requisitos de la vista y los requisitos de distancia de frenado no se pueden relajar en los túneles. En curvas horizontales y verticales, puede ser necesario ampliar el túnel localmente para cumplir estos re-quisitos dando una "plataforma vista". En el diseño de un túnel con una curvatura extrema, la distancia de visibilidad se debe examinar cuidadosamente, de lo contrario puede resultar en la distancia visual de detención limitada.

2.2.4 Otras Consideraciones

Los túneles viales con más de un tubo de tránsito deben ser diseñados de modo que en el caso de que un tubo se cierre, el tránsito se puede llevar en el otro. Por razones de seguridad, no se recomienda construir túneles para el tránsito bidireccional; sin embargo, deben ser diseñados para ser capaz de manejar el tránsito bidireccional durante los trabajos de mantenimiento, que debe llevarse a cabo en momentos de bajo volumen de tránsito, como por la noche o los fines de semana. Cuando se opera en un modo bidireccional, se debe dar la señalización adecuada. Además, se requieren áreas de cruce adecuado, por lo general proporcionado fuera de las entradas del túnel, y el sistema de ventilación y señalización deben diseñarse para manejar el tránsito bidireccional.

Para los túneles perforados y minadas, es probable que los túneles separados estén construidos para el tránsito en cada dirección. Para los túneles de corte y cubierta, subida e inmersión, es preferible que los tubos de tránsito para dos direcciones se construyan en una estructura única de modo que la salida de emergencia por los ocupantes de un vehículo en un tubo de tránsito vecino se puede dar fácilmente. Tenga en cuenta que la norma NFPA 502 a 2008 requiere que los dos tubos se dividirán por un mínimo de 2 horas el fuego construcción clasificada tener en cuenta pasajes transversales entre los túneles para ser utilizados en lugar de la salida de emergencia.





Además de los requisitos estructurales, la inundación del túnel por las inundaciones, las mareas, las olas y las mareas, o sus combinaciones resultantes de las tormentas se debe evitar. La altura y la forma de las paredes que rodean entradas de los túneles, la elevación de la superficie del camino de acceso y las entradas, accesos y agujeros deben estar diseñados que se evita la entrada de agua tales. Se re-comienda que el nivel del agua con la probabilidad de ser superado hay más de 0.005 veces en cual-quier (el nivel de inundación de 500 años) un año se utiliza como nivel de agua del diseño.

2.3 DESPLAZAMIENTO DE VIAJE

Diagrama de separación de todas los posibles vehículos que atraviesan el túnel se establecerá utilizan-do paredes de los vehículos dinámicas que no tienen en cuenta sólo la envolvente máxima permisible estática, sino también otros factores dinámicos como rebotando, fallo en la suspensión, pendiente en las curvas, movimiento lateral, repavimentación, etc.

El diagrama de espacio libre debe tener en cuenta las posibles alturas futuro vehículo, vehículo de mon-taje en cordones, las tolerancias de construcción, y cualquier acuerdo potencial de tierra y la estructura. El equipo de ventilación, iluminación, señales de guía, y otros equipos no de-ben invadir el diagrama de espacio libre.

La altura libre se debe seleccionar lo más económico posible en consonancia con el tamaño del vehículo. El Libro Verde re-comienda que la separación vertical mí-nima sea de 4,9 m para caminos y 4,3 m para otros caminos y calles. Tenga en cuenta que la altura libre mínima no debe ser inferior a la altura máxima de carga que es legal en un estado particular.

La figura 2-2 ilustra los diagramas míni-mo y la distancia conveniente para dos túneles de carril según lo recomendado por el Libro Verde.

La Figura 2-2 (a) ilustra el diagrama de separación mínima para un túnel de dos carriles que indica que las distancias mí-nimas horizontales entre vereda y pared a pared no deben ser inferiores a 7,2 m y 9 m.

También se requiere que el (incluyendo los banquinas) de espacio de vereda a vereda para ser de 0,6 m mayor que los anchos de carril de aproximación.

Para una estructura de enfoque con dos carriles anchos estándares de 3.6 m, la distancia mínima horizontal de vereda a vereda para el túnel de dos carriles de conexión debe ser infe-rior a 7,8 m.

FHWA - 2009 13/19




La figura 2-2 (b) ilustra la deseable vereda a vereda y espacios libres de pared a pared de un túnel de dos carriles a ser 11.7m y 13,2 m.

La altura libre también tendrá en cuenta para el futuro repavimentación de la calzada. Aunque se reco-mienda a resurgir en los caminos túneles sólo después de que la superficie anterior haya sido extraída, es prudente prever asignaciones limitadas para volver a allanar una vez sin necesidad de retirar el vie-jo pavimento. También se debe dar para el potencial de montaje de la barrera en el túnel o en bajo ve-reda y medidas camión se utilizará para evitar tales montajes de dañar los componentes del techo del túnel o del sistema de túnel montados en el techo o las paredes. El diseñador debe seguir la última edi-ción del Libro Verde.

Pueden darse conductos de ventilación de túnel, por debajo de los carriles de tránsito, o a los lados de ellos. Cuando los espacios libres para el exterior del túnel en una localización particular son tales que al mover la ventilación desde arriba a los lados puede reducir los gradientes de túnel o reducir su longi-tud, esta opción debe ser considerada.

El exceso de altura de las señales de advertencia y rutas divergentes deben ser siempre antes que el tránsito puede llegar a las entradas de los túneles. El espacio libre de tránsito designado debe ser pro-porcionado a través de los accesos al túnel.

2.4 ELEMENTOS

2.4.1 Transversal Típica Sección Elementos

Aunque muchos túneles viales aparece rectangular desde el interior delimitado por las paredes, el techo y el pavimento (Figura 2-3), las formas de túneles reales no pueden ser rectangulares.

Como se describe en el capítulo 1, en general, hay tres formas típicas de túneles - circular, rectangular, y la herradura / curvilíneas.

La forma de una sección de túnel se decide principalmente por las condiciones del terreno y métodos de construcción como se discutió en el Capítulo 1.

Figura 2-3 Una sección de herradura típica para un túnel de dos carriles (Glenwood Canyon, Co-

lorado)

Una sección transversal del túnel vial debe po-der acomodar los espacios libres horizontales y verticales de tránsito (Sección 2.3), y los demás elementos necesarios.

Los elementos típicos de la sección transversal (Figura 2-4) incluyen: • Carriles de viaje • Banquinas • Veredas • Desagüe de túneles • Ventilación de túneles • Iluminación de túneles • Utilidades y energía de túneles • Tubos de suministro de agua para extinción de incendios • Gabinetes para carretes de manguera y extintores





• Señales y señales por encima de los carriles del camino • Cámaras de vigilancia CCTV • Teléfonos de emergencia • Antenas / equipos de comunicación • Equipo de monitoreo de emisiones nocivas y visibilidad • Señales luminosas de salida de emergencia a bajo nivel (para que sean visibles en caso de incendio

o humo)

Figura 2-4 típica camino de dos carriles sección del túnel y Elementos

Elementos adicionales pueden ser necesarios en determinadas requisitos de diseño y deben ser tenidos en cuenta para el desarrollo de la configuración geométrica del túnel. Los requisitos para carril de circu-lación y la anchura de los banquinas, las veredas / salida de emergencia, drenaje, ventilación, ilumina-ción, control de tránsito y se discuten en las siguientes secciones. Otros elementos citados anteriormen-te son necesarios para la protección contra incendios y seguridad para túneles de más de 300 m de largo o 300 m si la distancia máxima desde cualquier punto en el túnel a un punto de la seguridad su-pera los 120m.

Requisitos de protección contra incendios y de seguridad no están en el alcance de este manual.

Consulte el Apéndice A, y la última NFPA 502 Norma para la exigencia de los elementos de protección contra incendios y seguridad.

FHWA - 2009 15/19




2.4.2 Carril de viaje y banquina

Como se mencionó anteriormente, para fines de planificación y diseño, cada ancho de carril en un túnel vial deben ser no menos de 3,6 m como se recomienda en el Libro Verde.

Aunque el Libro Verde afirma que es preferible llevar a los anchos de izquierda y derecha con banquina completa de la autopista a través del túnel, también reconoce que el costo de dar anchos de banquina completos puede ser prohibitivo. Reducción de la anchura de las banquinas en los túneles viales es habitual. En ciertas situaciones banquinas estrechos se dan en uno o ambos lados. A veces, las banquinas son completamente eliminadas y reemplazadas por barreras.

Basado en un estudio realizado por la Asociación Mundial de Caminos (AIPCR) y publicado un informe titulado "Geometría de sección transversal en túneles viales unidireccionales" 2001; anchos banquinas varían de país a país y que van de 0 a 2,75 m. Son generalmente en el intervalo de 1 m. Se sugiere para los túneles viales unidireccionales la banquina derecha será de 1.2 m, y la izquierda de por lo me-nos 0.6 m.

Figura 2-2 (A) no muestra un requisito mínimo para una banquina en un túnel, excepto que requiere que un mínimo de 0,6 m se añadirán a la anchura del carril de circulación de la estructura de enfoque.

El Libro Verde también recomienda que la determinación de la anchura de las banquinas se establezca en un análisis a fondo de todos los aspectos involucrados. Cuando no sea realista (por consideraciones económicas o de viabilidad de construcción) para dar las banquinas en absoluto en un túnel, retrasos en los viajes pueden ocurrir cuando el vehículo (s) se vuelve inoperante durante los períodos de tránsi-to intenso. En los túneles largos, alcobas de emergencia A veces se dan para dar cabida a los vehícu-los de movilidad reducida.

Para evitar que los vehículos errantes de golpear las paredes del túnel, una barrera de hormigón des-viando con una pendiente inclinada o parcialmente la cara se utiliza comúnmente. La altura de la barre-ra no debe ser tan grande que es percibida por los conductores de vehículos de bajas estar disminu-yendo el ancho de la pared ni tampoco debe ser demasiado baja para permitir que los vehículos pa-ra montarlo. Una barrera de 1 m es común.

Una anchura de la banquina reducida de una calzada a la cara de la barrera adyacente que oscila entre 0,6 y 1,2 m se encontró para ser aceptable.

Figura 2-5 ilustra un ejemplo de una sección típica calzada túnel incluyendo dos anchuras estándares de carril ancho de carril y dos anchuras de banquina reducidas.

2.4.3 Las veredas / egreso de emergencia

Pasarela peatones Aunque en general no son permitidos en los túneles viales, se requiere que las vere-das en los túneles viales para dar una salida de emergencia y el acceso del personal de mantenimiento. El Libro Verde recomienda que las veredas o cordones elevados con un ancho de 0,7 m o más allá del área de los banquinas sean deseables para ser usados como salidas de emergencia y que una barrera levantada para evitar que el saliente de los vehículos de dañar el acabado de la pared o de los acceso-rios de iluminación de túneles ser proporcionada.

Además, la norma NFPA 502 requiere una pasarela de salida de emergencia en los pasajes transversa-les sea de una anchura libre mínima de 1,1 m.





Figura 2-5 Túnel vial típico con anchos de banquina reducidos

2.4.4 Requisitos de drenaje de túneles

Los túneles viales deben estar equipados con un sistema de drenaje consistente en tuberías, canales, sumidero / bomba, separadores de aceite / agua y sistemas de control para la recolección, almacena-miento, separación y eliminación seguras y confiables de líquido / efluente de la túneles que de otro modo podrían recoger. El drenaje debe ser proporcionado en túneles para hacer frente a las aguas su-perficiales, y fugas de agua. Sin embargo, las líneas de drenaje del colector de aceite y bombas deben ser de un tamaño para acomodar la entrada de agua y / o requisitos de extinción de incendios. Deben estar diseñados de manera que el fuego no se extendiera a través del sistema de drenaje en tubos ad-yacentes al aislarlos. Por la razón de la seguridad, PVC, fibra de vidrio del tubo, u otros materiales com-bustibles no debe utilizarse.

Los sumideros deben estar provistos de trampas para recoger y eliminar los sólidos. Trampas de arena deben ser proporcionadas, y los separadores de aceite y de combustible. Se puede suponer para di-mensionar sumideros que los incendios y las tormentas no suceden de forma simultánea. Los sumide-ros y bombas deben estar ubicados en los puntos bajos de un túnel y en portales para tratar las aguas que de otra manera podrían fluir hacia el túnel. Los sumideros deben ser de un tamaño para que coinci-da con el ciclo de trabajo de las bombas de descarga de tal manera que la afluencia no hace que la ca-pacidad del sumidero que se exceda. Los sumideros deben ser diseñados para ser capaces de ser lim-piado regularmente.

2.4.5 Requisitos de ventilación

El sistema de ventilación de un túnel funciona para mantener niveles aceptables de calidad del aire para la exposición a corto plazo en el túnel. El diseño puede ser impulsado por consideraciones de incendio / seguridad o por la calidad del aire; el cual se gobierna depende de muchos factores, incluyendo el trán-sito, el tamaño y la longitud del túnel, y todas las características especiales tales como distribuido-res subterráneos.

Los requisitos de ventilación en un túnel vial se determinan utilizando dos criterios primarios, el manejo de las emisiones nocivas de los vehículos que utilizan el túnel y el manejo de humo durante un incendio. Dinámica de fluidos computacional (CFD) los análisis se utilizan a menudo para establecer un diseño apropiado para la ventilación en condiciones de incendio. Un análisis de la calidad del aire también debe llevarse a cabo para determinar si la calidad del aire podría regir el diseño. Puntos de monitoreo de cali-dad del aire en el túnel deben ser dados y la ventilación deben ser ajustados en base al volumen de tránsito para dar cabida a la calidad de aire requerida.

Impacto ambiental y la calidad del aire pueden afectar a las poblaciones de ventilación estructuras / edi-ficios, pozos y portales. Los análisis deben tener en cuenta corriente y el desarrollo futuro, niveles de suelo, las alturas y distancias de los receptores sensibles cercanos a este tipo de localizaciones y las localizaciones de ventanas que se abren y terrazas de edificios adyacentes para minimizar los impactos.

FHWA - 2009 17/19




Edificios de ventilación también se situaron por debajo de pilas de grado y de escape ocultas en otras estructuras.

El sistema de ventilación de dos opciones principales que se utilizan para los túneles es la ventilación longitudinal y transversal de ventilación. Un sistema de ventilación longitudinal introduce aire en, o retira el aire de un túnel de camino, con el flujo longitudinal de tránsito, en un número limitado de puntos, tal como un conducto de ventilación o de un portal. Puede ser sub-clasificarse como sea usando un siste-ma de ventilación de chorro o un sistema de ventilación central con una boquilla de alta veloci-dad (Saccardo). El uso del sistema basado longitudinal ventilador jet fue aprobado por la FHWA en 1995 basado en los resultados del Programa Memorial túnel fuego Ventilación Test (NCHRP, 2006). Generalmente, se incluye una serie de ventiladores axiales, chorro de alta velocidad montadas en el nivel del techo del túnel vial para inducir un flujo de aire longitudinal a través de la longitud del túnel, como se muestra en la Figura 2-6.

Figura 2-6 Sistema de ventilación con ventiladores de chorro en Cumberland Gap túnel Un sistema de ventila-ción transversal puede ser de tipo transversal completa

o semiintegral.

Con ventilación transversal completo, los conductos de sumi-nistro de aire están situados por encima, por debajo o al lado del tubo de tránsito e inyectar aire fresco en el túnel a interva-los regulares. Los conductos de salida se encuentran por en-cima o al lado del tubo de tránsito y eliminar el aire y los con-taminantes. Con ventilación semitransversal, el conducto de suministro se elimina con sus "deberes" tenidos en cuenta por la apertura del tránsito. Cuando se utilizan conductos de su-ministro o de escape, el flujo es generado por los ventiladores agrupados en edificios de ventilación. Normas de ruido loca-les generalmente requerirían atenuadores de ruido en los ventiladores o boquillas.

Selección del sistema de ventilación adecuado, obviamente, tiene un profundo impacto en el trazado del túnel, la disposición y diseño de sección transversal. Una discusión detallada de diseño de ventilación del túnel no está en el alcance de este manual.

2.4.6 Los requisitos de iluminación

La iluminación de túneles ayuda al conductor a identificar los peligros o vehículos averiados en el túnel, mientras que a una distancia suficiente para reaccionar o detener de forma segura. Los altos niveles de luz (Light Zone Portal) se requieren generalmente al principio del túnel durante el día para compensar el "Efecto de Agujero Negro " que se produce por la estructura del túnel que cubría el camino, como se muestra en la Figura 2-7. Estos altos niveles de luz serán utilizados únicamente durante el día. Artefac-tos de iluminación del túnel se encuentran normalmente en el techo, o montados en las paredes cerca del techo. Métodos de iluminación de túneles y directrices no están en el alcance de este manual. Sin embargo, la ubicación, el tamaño, el tipo y número de artefactos de iluminación afectan los requisitos geométricos del túnel y deben ser tomados en consideración.





Figure 2-7 “Agujero Ne-gro” e Iluminación Ade-cuada.

Los documentos de ilu-minación del túnel emiti-dos por la IESNA (ANSI / IESNA RP-22 se Prácti-cas Recomendadas para iluminar túneles y la CIE (CIE-88 Guide for the Lighting of camino túneles y viaductos) ofrecen enfoques integrales para la iluminación de túneles. La Guía de Diseño de Iluminación Vial AASHTO ofrece algunas recomendaciones para los túneles viales también. Para una mayor seguri-dad en caso de incendio, se sugiere que se colocarán luces estroboscópicas para identificar las rutas de salida. Si se usan deben ser colocados alrededor de las puertas de salida, especialmente en los ni-veles inferiores, que podría ser entonces bajo el nivel de humo. Las luces estroboscópicas se activarían sólo durante los incendios en túneles. La iluminación de emergencia en los túneles, incluidos los méto-dos de cableado y otros requisitos, se incluyen en NFPA 502 "Estándar para túneles viales, puentes y otras vías de acceso limitado", PIARC "Control de incendios y humo en túneles viales" y en las conclu-siones del FHWA / AASHTO de 2005 Información Scan Europea (Apéndice A).

2.4.7 Requerimientos de Control de Tránsito

Las últimas NFPA 502 mandatos estándares que los túneles de 90 m de longitud deben ser dotadas de un mecanismo para detener portales de tránsito que se aproxima (externa). Además, la NFPA 502 tam-bién especifica que un medio de control de tránsito en el túnel se requiere 240 m. Estos deben incluir las señales de control de carril, señales de advertencia sobre la estatura, las señales de mensajes cam-biables (CMS), etc. El control de tránsito puede ser obligado a cerrar y carriles abiertos para el mante-nimiento y el manejo de los accidentes, y la supervisión de los vehículos que transportan materia-les prohibidos. Sistemas de control de incidentes vinculados a las cámaras de CCTV deben ser instalados. Se recomienda que se dé una cobertura del 100% del túnel con circuito cerrado de televisión. Véase la última NFPA 502 para los requisitos más detallados. Requisitos de control de tránsito deben tenerse en cuenta al desarrollar la geometría de la sección transversal.

2.4.8 Portales

Enfoque túnel pueden requerir consideraciones de diseño especiales. Sitios de portal necesitan ser si-tuado en terreno estable con espacio suficiente. Orientación de los portales se debe evitar si es posible directa Este y Oeste para evitar la cegadora luz del sol. Mejorar las medidas deben ser tomadas donde los conductores de otro modo podrían ser cegados por el sol naciente o poniente. Travesaños intermi-tentes veces se dan a través de la estructura de enfoque por encima de los carriles de circulación como una medida de mejora. Una pared divisoria central en algún momento se extiende una cierta distancia desde el portal para evitar la recirculación del aire contaminado, es decir. Se evita que el aire contami-nado con ventilación de un conducto de circulación vehicular en un conducto de aire adyacente co-mo "limpiar".

FHWA - 2009 19/19




Túneles con un alto volumen de tránsito y túneles de gran longitud deben estar equipados con vehículos de emergencia en cada extremo con posibilidad de acceso a todos los tubos de tránsito. Camiones ele-vadores de gancho debe ser capaz de empujar un vehículo averiado, y el método más tradicional de remolque. Estos vehículos de preferencia deben estar equipados con un poco de equipo de extinción de incendios, en la medida de las cuales dependiendo de la distancia al cuerpo de bomberos más cercano. Por lo menos, deben llevar extintores de incendios químico seco.

Si el túnel está en una zona rural remota donde las respuestas de las compañías de bomberos cercanas y de los escuadrones de emergencia no están disponibles en un momento oportuno, una estructura de portal mayor como se muestra en la Figura 2-8 puede ser requerida para albergar el centro de control de operación, y la lucha contra incendios y respuesta de emergencia personal, equipo y vehículos.

En la determinación de las ubicaciones del portal y dónde terminar la estructura de aproximación y mu-ros de contención, debe darse protección contra las inundaciones como resultado de los altos niveles de agua cerca de cuerpos de agua y cursos de agua tributarios, o de aguas de lluvia. La altura de la pared final portal y el enfoque de los muros de contención se deben establecer en un nivel de al menos 0,6 m por encima del nivel de inundación de diseño. Alternativamente, una puerta de la inundación puede ser proporcionada. Deberían tomarse medidas adecuadas medidas para eliminar la inmediata y efectiva de agua de lluvia, drenaje, filtración de aguas subterráneas, o cualquier otra fuente. Drenaje transversal portal y bomba de sumidero deben ser dados.

Figura 2-8 Estructura del portal para el túnel Cumberland Gap

06 fhwa 2009 md&c1 2 geometría&seguridad

Engineering