6. otros mÉtodos de...

Las principales ventajas que proporciona este método son las siguientes: l (

(

(.

\. (

(

Finalmente y con objeto de proteger la chapa vista en el interior del túnel se puede

proceder a aplicar sobre ella una nueva capa de hormigón proyectado, que además proporciona un mejor acabado.

(

(._

3) Excavación de la solera por tramos y hormigonado de la misma.

2) Realización de bataches contrapeados mediante encofrado perdido de

chapas metálicas y hormigón bombeado.

1) Excavación de destroza. l ( (

Con independencia de los trabajos mencionados para la sección de avance, se desarrollarían los relativos a la excavación de la destroza:

\ (.

4) Hormigonado entre las chapas y el terreno.

Baja inversión inicial.

3) Colocación y montaje de un encofrado constituido por cerchas metálicas,

arriostradas longitudinalmente por otros perfiles metálicos, sobre las que se

dispone el encofrado perdido, que son chapas de acero troquelado de 2 mm de espesor.

2) Proyección en la bóveda excavada de una capa de hormigón proyectado de

sellado que evite desprendimientos mientras se procede al montaje de los elementos del sostenimiento.

(

(

(

(

(.

( (

(

(

1) Excavación en sección de avance del pase de longitud determinada según el tipo de terreno.

A continuación se describen las principales fases, suponiendo que el túnel se ejecuta en dos fases: avance y destroza

Este sistema se basa en la colocación inmediata del revestimiento tras la excavación,

hormigonando con encofrado perdido. La ejecución puede ser a sección completa o por fases.

(

(

( (

(

(

(

(

(

(

6.1 HORMIGÓN ENCOFRADO CON CHAPAS METÁLICAS (

(

En este capitulo se agrupan otros tipos de revestimientos, también ligados al método constructivo, pero empleados en unas condiciones más específicas y menos habituales.

(

(

6. OTROS MÉTODOS DE REVESTIMIENTO

Revestimientos de Túneles (Borrador diciembre 2005)

(

(

Colocación de chapas arriostradas con cerchas

Chapa de acero troquelada

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(

Existen numerosos juntas de hormigonado.

Dificultades en caso de problemas por inestabilidad del frente.

El terreno tiene que presentar una mínima capacidad de autosoporte, por lo

que en suelos con fluencia de agua importante puede ser muy complicada su

ejecución, siendo necesarios tratamientos adicionales.

Entre los principales inconvenientes hay que destacar:

Rápida colocación del revestimiento definitivo.

La excavación se puede realizar empleando métodos mecánicos, siendo

menos artesanal que el método minero. (

(

(

(

(

(

(

e (

(

(

(

(

e

Se puede ejecutar a sección partida, asegurando en este caso una mayor

estabilidad del frente de excavación.

(

(

(

Posibilidad de ataque por varios frentes.

Revestimientos de Túneles (Borrador diciembre 2005) ( 1

(

l l (

Si a la mezcla de hormigón se añaden fibras de acero, éstas quedarán embebidas en la masa, confiriendo al hormigón mejor resistencia a tracción. En este campo existen

multitud de fibras comerciales, que se añaden en distinta cantidad y ofrecen

comportamientos estructurales similares. Existen discrepancias sobre la conveniencia de

(

l

Entre los aditivos empleados están los acelerantes, las cenizas volantes y el humo

de silice. Los primeros buscan iniciar un fraguado rápido del hormigón una vez puesto en obra y suelen adicionarse en la misma boquilla de proyección. Las cenizas volantes y el

humo de sílice, mejoran características como la adhesividad, la resistencia a largo plazo, la compacidad, reducen el rechazo y el polvo, etc.

El cemento empleado puede ser el mismo que el utilizado en cualquier hormigón

convencional, aunque de fraguado rápido, con una presencia de 300-450 kg/m3 de

hormigón. En los áridos es recomendable un tamaño máximo de 8-12 mm, con el fin de

mejorar las condiciones de puesta en obra, y una granulometría sensiblemente continua, pudiendo ser redondeados o proceder de machaqueo. El agua debe cumplir las exigencias

de la Instrucción EHE.

El hormigón proyectado está formado cemento, áridos, agua, aditivos, y en su caso

armadura de refuerzo. No existen exigencias excesivamente restrictivas para cada uno de

estos materiales. e (

(

6.2.1 MATERIALES

Existen dos sistemas de puesta en obra: la vía seca y la vía húmeda. En el primer

caso, el agua se añade a una mezcla de cemento y áridos en la boquilla de la bomba,

mientras que en el segundo caso, se proyecta directamente un hormigón ya mezclado, con

una proporción de agua perfectamente conocida, y la posibilidad de otras adiciones de manera controlada, obteniéndose una mezcla de características más homogéneas. En la

actualidad, la vía húmeda ha desplazado ya a la vía seca en la mayoría de las aplicaciones

de hormigón proyectado. l (

(

(

(

(.

Se denomina hormigón proyectado a aquel que se impulsa hidráulicamente sobre un paramento mediante una bomba, quedando adherido a ésta y sufriendo los procesos de

fraguado y endurecimiento análogos a cualquier otro hormigón. El tamaño de árido máximo

(12 mm) es menor que en el hormigón convencional y se incorporan en su mezcla acelerantes que faciliten su endurecimiento, ya que de lo contrario se desprendería de las

paredes y bóvedas donde se aplica.

6.2 REVESTIMIENTOS DE HORMIGÓN PROYECTADO

(

(

(

(

(

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(

(

(

(

(

(

(

(

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(

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(.

(

l l \ ~ (

El hormigón proyectado no ofrece en sí mismo las condiciones de impermeabilidad suficientes que son requeridas en muchos túneles, como los carreteros. Por esta razón, se

ha venido acompañando de distintos métodos impermeabilización, que asegurasen unas

buenas condiciones de servicio.

(

(

(

6.2.2 IMPERMEABILIZACIÓN

(

t (

Por esta razón, se están imponiendo cada vez más el empleo de agentes de curado

interno, que mantienen al cemento "protegido" del agua, para retrasar el fraguado hasta que

no se encuentra puesto en obra. Estos productos mejoran la adhesividad de la mezcla,

incrementan la densidad y la resistencia, y aumentan la impermeabilidad, resultan

hormigones de mejores condiciones de bombeabilidad, incluso con fibras metálicas.

(

l

Estas exigencias cuentan un denominador común: el proceso de curado. Si este

proceso se lleva de manera correcta, en la mayoría de los casos se ven satisfechas todas las exigencias. El problema con los nuevos hormigones proyectados surge con los

acelerantes del fraguado, que permite reducir el ratio a/c, pero que hacen muy sensible a la mezcla frente a las corrientes de aire, las migraciones de agua y los cambios de

temperatura.

(

(

( (

(. (

garantizar la impermeabilidad del túnel

alcanzar elevada densidad y resistencia

ofrecer buena estabilidad a largo plazo

garantizar una buena adhesividad con el terreno (

(

(

A pesar de estos avances, el hormigón proyectado se sigue encontrado con

diferentes dificultades derivadas de su calidad como material constructivo y que buscan el

cumplimiento de ciertas exigencias:

(

(

(

e

El hormigón proyectado por via húmeda unido al empleo de acelerantes libres de

álcali, ha permitido importantes avances constructivos en este campo, además de mejorar

las condiciones de trabajo y seguridad en el interior de los túneles.

utilizar fibras metálicas o mallazo de refuerzo, ya que ambos sistemas presentan ventajas y

desventajas. (

(

(

(

(

(

Revestimientos de Túneles (Borrador diciembre 2005) (

(

(

t 1 (

reducirelespesordelascapas

El empleo de una capa única de hormigón proyectado tiene como ventajas: (

\ ( (

l

(

(.

La tecnología de acelerantes en el hormigón proyectado, ha permitido definir una

nueva técnica en este sentido, como es la utilización del hormigón proyectado como

sostenimiento y revestimiento al mismo tiempo, conformado como capa única o como dos

capas.

(

(

Sin duda, este método presenta un importante ahorro, pero la solución de hormigón

encofrado sigue ofreciendo, además de un complemento estructural a largo plazo, unos

niveles funcionales y estéticos muy por encima de los ofrecidos en los túneles acabados con

lámina vista.

L l (

(

(

reducir el tamaño de la excavación

Razones económicas hacen buscar la simplificación y el elevado coste que supone la

instalación de tres capas además del sostenimiento. Una de las soluciones adoptadas

consiste en la instalación de una sola capa impermeable, compuesta por una lámina de

espuma de polietileno, que recubra el contorno del túnel, y que vierta el agua procedente del macizo a una canaleta situada en la base de los hastiales del túnel. Para mejorar el aspecto

estético que ofrece esta lámina, suelen instalarse paneles decorativos en los hastiales.

( revestimiento de hormigón encofrado

geomembrana impermeable

geotextil conectado con red de drenaje (

(

(

sostenimiento de hormigón proyectado

Tradicionalmente, la construcción de los túneles constaba de cuatro capas distintas:

.-. (

(

(

. ' t , ~

(

(

(


(

f (

(

( (

(

(

(

(

Si se requiere un acabado superficial, puede aplicarse un mortero proyectado que se

nivela manualmente, y que puede incluir fibras de polipropileno. Pueden aplicarse también {

l

Lámina entre capas de hormigón Membrana de impermeabilización proyectada l t (

(

\

La estructura resultante es monolltica y carece de drenaje, lo que exige su

dimensionamiento frente a presiones hidrostáticas.

(

(

( (, (

L (

(

t

\

Se aplica entre dos capas de hormigón reforzado con fibras de acero, en un espesor

de 5-8 mm, con el fin de cubrir adecuadamente la primera capa de hormigón. La

adhesividad obtenida alcanza 1 MPa.

t (

(

( (

(

Por estas razones, se ha empezado a utilizar una membrana proyectada constituida

por polímeros en suspensión acuosa, que presentan buena adhesividad en ambas caras. Su elasticidad (80-140%) permite absorber deformaciones sin la formación de fisuras o grietas.

No requiere equipas especiales ni condiciones de seguridad estrictas para su puesta en

obra.

presenta baja adherencia en la cara interior a pesar del empleo de la

malla

sólo ofrece adherencia con la capa exterior en los puntos donde se ha anclado la lámina, dejando cavidades propensas a la inundación

La impermeabilidad es una caracterlstica exigible en túneles carreteros, especialmente en zonas propensas a sufrir heladas. Se ha intentado intercalar entre dos

capas de hormigón proyectado una lámina impermeable tipo delta, unida a una malla

sintética en el lado interior. Presenta dos inconvenientes:

reducir los plazos constructivos

reducir la necesidad de rellenos

prescindir del revestimiento de hormigón (

(

(


(

(.

(

\. l

Las mangueras funcionan con aire comprimido y es necesario una presión y cantidad de aire mínimas para garantizar la correcta puesta en obra

(

(

( (

(

l \_

Se llama rechazo al porcentaje de hormigón que no se adhiere a la pared proyectada. Depende de la mezcla, el operario, la pared, etc., y puede

reducirse hasta el 10%

(

(

La distancia entre la boquilla y la manguera debe estar entre 0.6 y 2 metros

Las condiciones de trabajo se mejoran con el empleo de robots, que permite

el manejo remoto de la manguera y de los aditivos (

(

(

Los puntos con afluencia de agua deben entubarse, de lo contrario el

hormigón no puede adherirse a la superficie

La superficie de proyección debe estar limpia y ligeramente húmeda

Como recomendaciones al proceso de puesto en obra:

Se trata en este caso de un proceso muy similar al bombeo de hormigón. La mezcla

completa (cemento + áridos + agua + aditivos) se vierte sobre la tolva de la máquina de

bombeo. Allí, mediante un sistema de tornillo sin fin (flujo diluido) o neumático (flujo denso),

se impulsa por la manguera, en cuya boca se añade aire comprimido para proyectar la mezcla. Pueden añadirse aditivos líquidos en la boquilla de la manguera.

6.2.3 EJECUCIÓN DEL REVESTIMIENTO DE HORMIGÓN PROYECTADO

morteros ignífugos o silicatados, que ofrezcan protección eficaz frente al fuego, así como

pigmentos que doten de tonalidades a la superficie.

(

( (

(

(

(

(

( (

(

(


Se requieren áridos procedentes de rocas de elevada resistencia (por encima de 100

MPa), como granitos, cuarcitas, calizas, basaltos y areniscas. No deben estar eh absoluto

alteradas, y sus características deben estar corroboradas por los ensayos adecuados.

e) Áridos

Está totalmente prohibida la utilización de agua de mar, por la pérdidas de resistencia

que estos podrían ocasionar.

En la fabricación de HAR suelen emplearse cementos convencionales tipo 1, con

resistencias elevadas: 42,5 ó 52,5. Los cementos tipo 11/D, con humo de sílice añadido, no

son recomendables por cuanto no permiten modificar el contenido de aditivo si fuese

preciso. Además, los cementos tipo 1 poseen una mayor velocidad de reacción, lo que

garantiza resistencias rápidas, sin que exijan grandes tiempos de curado.

Agua b) (

a) Cemento t ( c. ( (

t (

(

6.3.1 MATERIALES

• Tiene un mejor comportamiento a fatiga, aunque sufre una importante pérdida de

resistencia por exposición al fuego (mejora con la adición de fibras de

polipropileno ).

(

( (

(

• Sufre menor retracción y fluencia, con una menor abertura de fisuras antes y

después de entrar en carga.

• Ofrece una mayor compacidad (24 kN/m2), y por tanto mayor durabilidad en

ambientes agresivos.

• Ofrece un mayor rendimiento de los materiales, lo que contribuye a un mayor

ahorro económico.

• Aumenta la rigidez del conjunto matriz-árido

• Permite reducir los tiempos de descimbrado

Son hormigones con resistencia a compresión simple a 28 días comprendida entre

50 y 100 MPa. Se fabrican con cementos tipo 1 42,5-52,5 (con más de 400 kg/m3), áridos con resistencias por encima de 100 MPa y tamaño máximo de 20 mm procedentes de

machaqueo, relaciones agua/cemento menores que 0,4, y alta dosificación de

superfluidificantes. Sus principales características son:

(

(

(

(

(

( (

(

(

( ( (

(

(

( (

6.3 HORMIGONES DE AL TA RESISTENCIA (


Las exigencias en la utilización de humo de silice en HAR son más restrictivas que

en los hormigones convencionales, en cuanto a grado de finura y composición quimica.

Se trata de un componente opcional en los HAR, que aumentan la categoría

resistente, pudiéndose alcanzar en laboratorio hormigones de 80 MPa sin necesidad de su

adición, y hasta 70 MPa en prefabricación y 60 MPa con hormigonados in-situ. (

(

( (

(

l (

l l.

e) Humo de sílice

Por todo ello, son exigibles estudios de compatibilidad hormigón-superfluidificante,

según la fluidez, el tiempo de fraguado, las resistencias adquiridas a edades tempranas, etc.

la elevada dosificación de superfluidificante, puede provocar retardos en el

tiempo de fraguado l. ( (

(, (

el tiempo en que el hormigón se mantiene fluido, es función de la reactividad

hormigón-fluidificante (

Su utilización está a pesar de ello limitada por varias consideraciones:

necesidad de hormigones de consistencia fluida o líquida para su puesta en

obra

relación agua /cemento inferior a 0.4

La utilización de superfluidificantes es indispensable en la fabricación de HAR por

dos motivos:

(

(

(

( (

(

(

(

d) Aditivos

Para mejorar la docilidad del hormigón, y reducir la demanda de agua, es deseable utilizar arenas gruesas (modulo de finura 3), y un coeficiente de forma más estricto que el

empleado en hormigones convencionales.

(

(

(

La rotura de estos hormigones, cuando los materiales son óptimos, se produce a través de fisuras muy planas, que atraviesan indistintamente la pasta y el árido, lo que es

indicativo de la perfecta cohesión que ofrece el conjunto, consecuencia de la buena

adherencia entre los elementos y de la similitud de rigideces.

Su tamaño máximo no debe ser superior a 20 mm, para favorecer la adherencia

entre la pasta y el árido, debiendo estar libre de polvo y preceder preferentemente de machaqueo, obteniéndose mejores resultados con gravas machacadas y arena de río.


(

(

(

(

(

l (

(

(

(_ (

La similitud de rigideces entre la pasta de cemento y los áridos, hace que en los HAR

se retrase la microfisuración una vez puesto en carga, como ya se ha indicado. Este hecho,

provoca unos diagramas tensión-deformación marcadamente lineales, con un punto de

resistencia máxima, y una rotura frágil sin deformación plástica. Esta rama plástica si está

presente en los hormigones convencionales, por cuanto las fisuras se producen en la interfaz pasta/árido, y que provoca la absorción de esfuerzos tangenciales por el

engranamiento entre las caras de la fisura.

(

e (

6.3.3 COMPORTAMIENTO ESTRUCTURAL

{.

(

(,_

Las bases de cálculo, estados límite y coeficientes de seguridad, se mantienen. La

densidad del HAR, debido a su mayor compacidad, alcanzándose 24 KN/m3. La resistencia

a tracción no aumenta proporcionalmente con la resistencia a compresión, y junto con las

mejores propiedades adherentes, influye en las longitudes de anclaje y trasferencia

consideradas, así como en el estudio de la fisuración. El comportamiento a flexión,

flexocompresión y cortante, difiere del hormigón convencional, debiendo estudiarse en base a la experimentación. El comportamiento a largo plazo (fluencia), junto con la retracción,

requerirán de cálculos especificas, evitando flechas excesivas.

(

(

(

( (

( (

l (

(

Una de las características fundamentales, es la mayor adherencia que se genera

entre ambos elementos, consecuencia de la mayor finura de la pasta de cemento, y de la

deformación conjunta que se produce. Este efecto retrasa la microfisuración que sufre la

estructura, provocando fisuras muy planas que atraviesan el conjunto pasta/árido, y que

reducen mucho la capacidad de soportar esfuerzos tangenciales, por la falta de

engranamiento que presentan estas fisuras, manteniéndose el comportamiento elástico hasta poco antes de la rotura, que se presenta con carácter frágil, y con una menor

deformación última que en el hormigón convencional.

( (

(

La similitud de rigideces entre la pasta de cemento y el árido en el HAR, proporciona

al conjunto unas características muy importantes desde el punto de vista estructural, y que

lo diferencian del HC.

6.3.2 CARACTERÍSTICAS

(

(

(

(

Las relaciones a/c inferiores a 0.4, y la alta dosificación de cemento (por encima de 400kg/m3), hacen a estos hormigones especialmente adecuados para soportar los

ambientes agresivos y las exposiciones que enumera la Instrucción.

(

( (

f) Durabilidad

(


Estas características se basan en las condiciones de permeabilidad y humedad del HAR: la baja permeabilidad impide el flujo del agua libre al exterior, lo que aumenta la

presión en el interior de los poros, cuya acción de tracción no es soportada por el

recubrimiento del hormigón, que salta de manera explosiva, exponiendo las armaduras a

elevadas temperaturas.

l (

El HAR sufre una importante pérdida de resistencia (-30%) cuando alcanza un rango

de temperaturas entre 100 y 400ºC, aumentando el riesgo de desprendimiento explosivo del

recubrimiento.

(.

( (

(

Comportamiento térmico y resistencia al fuego

Depende fundamentalmente del comportamiento local entre el hormigón y las

corrugas de acero. Este comportamiento es más elástico y más rígido que en el HC, al

basarse en la relación tensión adherente/deslizamiento, que supera a la del HC, aunque debe actuarse con cautela en el caso de cargas cíclicas y fatiga, dada la mayor fragilidad del

material y el menor deslizamiento que permite.

(.

(

(

Adherencia

En el proceso de curado del HAR, es recomendable e incluso necesario un aporte

externo de agua, dada la baja relación a/c inicial, no así el sellado de la estructura.

Igualmente, el curado debería empezarse de 2 a 3 horas después del fraguado, mediante

aporte directo de agua, evitándose en lo posible el hormigonado con tiempo caluroso, para

no reducir la ya de por sí baja cantidad de agua disponible para el fraguado.

Curado

(

( (

(

(

(

(

Se reduce hasta un 50% en el caso de HAR. La fluencia por secado es menor en el

HAR, mientras que la fluencia básica es similar. El desarrollo temporal de la fluencia es

similar en HAR y HC. La pérdida de line.alidad de la fluencia se produce para una relación

tensión-deformación mayor en el HAR.

(

Fluencia (

(

Es menor en el HAR que en el HC. La retracción autógena (aquella que es

independiente de las condiciones ambientales), es mucho mayor que en el HC, aumentando

con la proporción de humo de sílice y al disminuir la relación a/c, aunque en condiciones de humedad relativa elevadas, puede invertir su sentido. La retracción de secado (interacción

con el medio) es muy inferior por la escasa presencia de agua libre. El desarrollo de la

retracción en el tiempo es más rápido en el caso del HAR.

(

( (

Retracción


(

t \

\.. (

( (

(

\. (

l ( e

Los aceros quedan protegidos por pasivación, proceso químico basado en la

oxidación superficial. Un recubrimiento suficiente y un curado adecuado garantizan en

buena medida la basicidad del pH de la masa y su impermeabilidad ante cloruros y otras

sales.

(

(

(

(

(

(

(

El humo de sílice contribuye a disminuir la permeabilidad, y de igual modo, la

presencia de aditivos puzolánicos mejora el comportamiento del HAR frente a sulfatos,

ácidos y frente a las reacciones álcali-árido.

La característica fundamental que reduce la debilidad ante esos ataques es la porosidad y permeabilidad del hormigón, muy inferiores en el HAR que en el HC, lo que

limita la capacidad de penetración de las sales y del agua, y con ello el riesgo de deterioro.

(

(

(

(

( (

(

La durabilidad del hormigón se evalúa desde tres aspectos: la corrosión de las

armaduras, el ataque químico de la masa de hormigón y la resistencia.

Durabilidad

Lennoh (2002), ha ensayado hormigones de 85 MPa, incluyendo en la masa fibras

de polipropileno, que al fundirse a altas temperaturas, disminuyen la presión en los poros,

favoreciendo la salida del agua libre. Las cuantías efectivas las fijó Phan (2002) entre 1,5 y 3

kg/m3.

(

(

(

(

(


(

(

Las principales ventajas que ofrece la utilización de este tipo de hormigón son:

Las propiedades del hormigón endurecido son similares a los hormigones de alta resistencia. (

(

Las propiedades del hormigón fresco son las de: autocompactación, autofluencia entre las armaduras y alta resistencia a la segregación de sus agregados.

3. Alta resistencia a la segregación de los agregados (

(

2. Capacidad de moverse con facilidad entre las armaduras

1. Capacidad de autocompactación por su propio peso

Las altas prestaciones de estos hormigones se concretan en:

(

( ( (

Revestimiento de Hormigón Autocompactante

\ (

{

e

l ( (

Su uso en Europa y Estados Unidos sé esta incrementando en los últimos años,

principalmente, en la construcción de puentes. En los últimos séis años se viene utilizando

en túneles en Europa (proyecto Sodra Lanken en Estocolmo ).

(

(

(

(

(

Desde entonces se ha venido utilizando en Japón, principalmente, en la construcción

de puentes y en elementos prefabricados, aunque también se ha utilizado en túneles desde principios de los años 1990.

(

(

El desarrollo de este tipo de hormigones de altas prestaciones, se inició en Japón en la Universidad de Tokio (Ozawa y Maekawa).

6.4 HORMIGONES AUTOCOMPACTANTES


(

(

(

(

c) Exige realizar un mayor número de ensayos específicos, que los hormigones

convencionales.

(

l (

b) El personal debe estar entrenado en su fabricación y manejo.

Algunas consideraciones importantes sobre la fabricación y la colocación de este tipo

de hormigones son: (

( (

En los túneles se incrementará su uso, en el revestimiento de zonas de formas

angulosas y complicadas y en los revestimientos en general, una vez que se haya conseguido familiarizarse con su manejo y una optimización de su coste de fabricación.

(

(

l (

(

La utilización de estos hormigones incrementa la durabilidad de las obras realizadas,

reduciéndose, en consecuencia, los costes de mantenimiento y reparaciones.

El tamaño máximo de los áridos utilizados en su fabricación es de 50 mm para los hormigones en masa y de 10-20 mm para los hormigones armados.

a) Exige un mayor cuidado en su fabricación y manipulación que los hormigones

convencionales.

Con la adición de fibras se consigue mejorar sus prestaciones, principalmente su

resistencia a la tracción y flexotracción, así como su resistencia al fuego.

Estos hormigones están en constante proceso de optimización de modo que, se

conseguirán hormigones más económicos que los habitualmente utilizados manteniendo las

mismas características.

(

(

( (

(

(

(

\ \ {

e \'.::

e) Mayor resistencia al fuego

d) Mejor calidad del hormigón y más fiable en sus propiedades

c) Elimina el ruido del vibrado

b) Menos mano de obra (

(

e ( (

a) Reducción del tiempo de colocación (

Otras ventajas importantes son:

e) Más resistente

d) Textura superficial uniforme

e) Más denso

b) Incremento notable de su durabilidad (

(

a) Más compacto

(


(

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(

g) La amasadora debe estar limpia y sin agua.

f) Es más sensible a la temperatura durante el endurecimiento.

e) Es más sensible al contenido total de agua de la mezcla. Antes de añadir el agua

de amasado hay que tener en cuenta el agua de los áridos y de los aditivos. (

(

( (

d) Necesita un tiempo de amasado mayor. (

(

(


Sin embargo, cuando el hormigón se coloca sin armadura con o sin fibras el proceso

de hormigonado consta de tres etapas.

Cuando se utiliza armadura en el hormigón el proceso no es continuo.

e (

(

(_

(_

l (

l. (

(

(

(

<...

l (

(

Proceso de hormigonado en cuatro etapas (con armadura)

(

\ (

(

3) Colocación del hormigón

:a '~ ·~

~º~ ~Colocación del

Hormigón ~ór),,, extruslonado • @ Avance del .._ túnel

4) Extrusión del hormigón y avance del túnel

2) Montaje del encofrado y del refuerzo de hormigón

Gato de presión :a Gato de escudo

1) Preparación y colocación del encofrado y refuerzo del hormigón

(

(

l (

e

1) Preparación y colocación del encofrado y refuerzo del hormigón.

2) Montaje del encofrado y del refuerzo de hormigón.

3) Colocación del hormigón.

4) Extrusión del hormigón y avance del túnel.

(

(

(

El proceso de hormigonado con armaduras consta de cuatro etapas:

El desarrollo de este método continuó en Japón: túnel de Akima (1987) y túnel de Chukoku (1998) con un escudo de lodos.

(

(

(

El método de avance continuo que consiste en colocar el revestimiento de un túnel inyectando a presión el hormigón en el interior de un encofrado, hormigón extrusionado

(extruded concrete) en una acción simultánea con los trabajos de excavación, se utilizó por

primera vez en un colector en Hamburgo (1978), en arenas bajo nivel freático, por la

constructora alemana Hochtief. Desde entonces se ha utilizado en varios proyectos de

Europa.

(

(

6.5 HORMIGÓN EXTRUSIONADO (

(


( l

( 1

2. El tipo de revestimiento se adapta a las necesidades de cada túnel,

pudiendo utilizarse hormigones en masa, con fibras y hormigón

pretensado.

1. Revestimientos de alta calidad.

Las cualidades de este método de hormigonado y de construcción de túneles, son

las siguientes: (

(

(

(

(

(

(

t t t.

Hormigón extrusionado

Tap.e movil Encofrado

Terreno

El proceso de extrusión se esquematiza en la figura.

Proceso de hormigonado en tres etapas (con o sin fibra) (

(

(

(

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(

(

(

Avancede1;=::::=:¡-¡¡¡:=::::-:=:J:::-;::~:-:~==:1 túnel~---. Hormigón~ rF-===~===:;r.:=== extruslonado

3) Colocación del hormigón, extrusión del hormigón y avance del túnel

2) Montaje y ensamblado del encofrado

Gato de presión ---...~---id' --~>., Gato de escudo :=(]Fr r===~w~====

(

(

(

(

(

(

(

(

(

( (

(

1) Desencofrado y traslado hacia adelante del encofrado.

2) Montaje y ensamblado del encofrado.

3) Colocación del hormigón, extrusión del hormigón y avance del túnel.

(

(

(

(

(

(


(1

(

(

\_

(

t (.

(

h) Reduce los momentos flectores en el revestimiento.

g) El hormigón es extrusionado a una presión determinada que equilibra las

presiones litostáticas e hidrostáticas y las deformaciones previas que se

producen dentro de la zona del escudo.

f) Reduce las deformaciones del terreno y los asientos en superficie.

b) Razones técnicas

e) Logistica fácil y equipos de uso habitual.

d) Se elimina la inyección del espacio anular entre terreno y dovela, fuente de

problemas cuando el relleno no se realiza adecuadamente.

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e) Se pueden añadir fibras si es necesario.

b) El revestimiento de hormigón normal es bastante más barato que el de dovelas

prefabricadas.

a) Razones comerciales

El proceso de extrusión del hormigón, genera una tensión sobre el

terreno que permite equilibrar las tensiones verticales y horizontales del

terreno ( ov, crh}.

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El método de hormigón extrusionado empleado en Europa utiliza una tecnología muy compleja, sin embargo hay razones importantes para su utilización que se resumen en:

Según las seis empresas holandesas que han desarrollado el método, es posible

construir el túnel (excavación y hormigonado) a un ritmo de 2 m/h lo que permitiría construir

túneles largos con un menor coste.

En Holanda, se ha puesto a punto el llamado Industrial Tunnelbuilding Method (ITM);

se trata de un proceso continuo y automático de hormigonado del revestimiento con un

hormigón fluido continuamente extrusionado dentro de un encofrado metálico reutilizable,

mientras realiza la excavación la tuneladora. A una distancia de 20 m del frente, el hormigón

tiene la mínima resistencia requerida, trasladándose el encofrado a la parte delantera y así

sucesivamente.

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4. Economía en coste y reducción de plazo.

3. La presión de colocación del hormigón (extrusionado), equilibra las

presiones del terreno y del agua y minimiza los asientos del terreno. (

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e) Para mantener esta presión predeterminada constante es necesario que, a

medida que se va liberando espacio por el avance de la tuneladora, este sea rellenado simultáneamente con un volumen igual de hormigón. Esta operación no

es sencilla, ya que pequeñas disminuciones del volumen de hormigón producen

caídas significativas de la presión de colocación. Para conseguir esta presión

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Distribución del hormigón extrusionado

Tape deslizante del encofrado Escudo

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lfnea de inyección del hormigón

b) El hormigón debe bombearse de un modo constante y rápido en pequeñas

cantidades y de un modo alternativo a través de varios puntos de llenado

equidistantes, situados alrededor del tape, que aseguran un volumen de

pequeños flujos distribuidos uniformemente.

a) Una correcta aplicación necesita la condición previa de un hormigón con la fluidez

óptima, utilizando los materiales básicos y los aditivos de un hormigón normal.

Algunas otras consideraciones importantes sobre la metodología de aplicación del

hormigón extrusionado que hay que tener en cuenta para conseguir un revestimiento de la

calidad necesaria son:

El rango de momentos flectores comprobado en túneles someros,

permite la no utilización de armaduras para soportar los esfuerzos de

tracción. Sin embargo, en casos especiales, se añaden fibras estructurales que permitan alcanzar al hormigón una resistencia a

tracción superior a 8 N/mm2.

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Esto permite que no sea necesario considerar posibles cargas

asimétricas transmitidas por estructuras adyacentes en el cálculo estructural.

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l) Se está probando el uso de segmentos de una membrana gruesa de hormigón

polimérico delantero a modo de forro del encofrado por su lado interior

sustentado por un pórtico delantero.

h) El revestimiento de hormigón extrusionado no es impermeable ya que, su

hormigonado continuo no le permite tener juntas y evitar las fisuras de retracción.

Su impermeabilidad se puede mejorar usando fibras que eviten la fisuración del

hormigón durante el fraguado y colocando segmentos de membrana, como un

forro permanente impermeable en la parte inferior del encofrado, que es

soportado por un pórtico adelantado. (

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g) Los espesores de hormigón extruído varían entre 20cm y 40cm, en función del

diámetro del túnel y la naturaleza del terreno.

f) Se pueden alcanzar avances de 24m/día de túnel revestido. Se están haciendo

pruebas para reducir los tiempos perdidos por la sustitución de los módulos de

encofrado, utilizando un encofrado móvil deslizante. (

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e) La temperatura del hormigón que se inyecta tiene una influencia considerable en

su fraguado. El fraguado del hormigón se acelera calentándolo a 30° C una vez

que ha traspasado las toberas de inyección.

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d) Para transmitir esta presión el hormigón, debe ser fluido y con baja viscosidad. Por una parte, el hormigón inyectado debe ser extremadamente fluido pero, una

vez inyectado, debe fraguar lo más rápidamente posible. Este cambio de estado

debe ser controlado con mucha rapidez y precisión; los acelerantes de fraguado habituales pueden producir el taponamiento de los tubos de inyección. Por otra

parte los retardadores de fraguado retrasan el tiempo de recuperación de los anillos de encofrado hasta que el hormigón tenga la resistencia necesaria

(>12N/mm2).

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constante se construye un tape móvil que es desplazado por la propia presión del

hormigón extrusionado.

Revestimientos de Túneles (Borrador diciembre 2005) 1 ( (

d) Buen acabado con reducido número de juntas de hormigonado.

e) Posibilidad de colocar una impermeabilización entre sostenimiento y

revestimiento.

b) Menor dependencia de mano de obra especializada que los métodos

tradicionales.

Reducción de las intervenciones de consolidación del terreno.

Reducción de las convergencias finales y, en consecuencia menores

subsidencias.

a) Colocación inmediata de un presostenimiento antes de realizar la excavación, lo

cual se traduce en:

Ventajas:

Las ventajas e inconvenientes de este método se resumen a continuación:

Mejora de las condiciones de seguridad en el frente. \. (

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e) Hormigonado definitivo del revestimiento final del túnel, por fases.

d) Ejecución de una viga de arriostramiento inferior en la zona de solera, para cada

una de las prebóvedas.

e) Colocación de los elementos de sostenimiento complementarios a la prebóveda,

tales como cerchas o bulones puntuales. (

b) Excavación del avance en sección completa de túnel.

a) Posicionamiento de la maquina y realización del corte y gunitado de la

prebóveda. (

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Las fases constructivas son las siguientes:

La estructura indicada, en el método del precorte, tiene una forma de bóveda troncocónica, similar a una teja, con el fin de permitir su ejecución progresiva sin que se

reduzca la sección en cada avance. Estas "prebóvedas" se construyen realizando una serie

de cortes consecutivos en el terreno según el perímetro de la sección, y rellenados

rápidamente de hormigón proyectado de fraguado rápido.

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Este método consiste en la ejecución de una estructura resistente de sostenimiento

por delante del frente de excavación en el perímetro de la sección del túnel, antes de

proceder a la retirada del terreno correspondiente a cada avance.

6.6 PRETÚNEL O PRECORTE MECÁNICO


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En la nueva tecnología de pretúnel, este sostenimiento puede convertirse al mismo

tiempo en revestimiento, profundizando hasta 9 m en la formación de estas "tejas" de

hormigón, y alcanzando un grosor de entre 0,8 y 1, 1 m.

En origen, este método se ha utilizado para la formación del sostenimiento,

colocando posteriormente un revestimiento de hormigón encofrado. El grosor de la ranura puede oscilar entre 7,5 y 30 cm de grosor y unos 4,5 m de profundidad, que se inyecta con

hormigón antes de continuar con el avance del túnel por delante del frente de excavación.

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Máquina de precorte Excavación ranura perimetral

M-40 "Túneles del Pardo". Método Premill en bóveda

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f) La calidad final de la prebóveda esta condicionada a la estabilidad del terreno

que rodea a la ranura durante su realización, siendo muy conveniente un intenso

control de la misma, para evitar sorpresas tras la excavación del avance.

e) Dificultades de corte con la sierra en caso de rocas más competentes

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d) Gran sensibilidad de rendimientos antes cambios de terreno.

e) Posibles inestabilidades del frente al avanzar a sección completa.

b) Costos fijos importantes debidos a la amortización de la maquinaria.

a) El frente abierto es único y condiciona totalmente el resto de la obra.

Como mayores inconvenientes se plantean los siguientes:


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Los refuerzos con fibras sólo se aplican en caso de espesores reducidos para

sostenimientos temporales.

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Es habitual emplear cemento Pórtland tipo IV-A-32,5-R o tipo ll-B-L-32,5R, con

resistencias de 15 Mpa a 24 horas y 50 Mpa a 28 días, y con relaciones agua-cemento en

torno a 0,48. El tamaño máximo de árido se limita a 25 mm, para asegurar la correcta

distribución por el interior del corte efectuado. Son recomendables las adiciones que

mejoren la bombeabilidad del hormigón.

Máquina Premill y back up Máquina Precorte de nueva tecnologfa y tejas

de hormigón de mayor espesor

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6. otros mÉtodos de...

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