instrumentacion en tuneles

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Jornada Tcnica: Instrumentacin de tneles y excavacionesBarcelona, 21 de Octubre de 2010

INSTRUMENTACINDEINSTALACINEXTERNAENTNELESYEXCAVACIONES:INCLINMETROS,

tunnelconsult@tunnelconsult.comwww.auscultop.com

tunnelconsult@tunnelconsult.com

,PIEZMETROS,EXTENSMETROSYNIVELACIN

Autor:FranciscoHerrero

1. Implantacin.

2. Parmetrosytipologasdedispositivos.3.Definicinzonadeafeccin.

ndice

4.Unidaddeauscultacin.5.Transmisindelainformacin.


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1.ImplantacinImplantacin sistema de control, premisas:

Diferenciar claramente que hemos de controlar (afecciones a edificios,estructuras,).

Que parmetros hemos de tener en cuenta (asientos, movimientoshorizontales, variaciones en nivel de agua,).

Magnitudes que hemos de vigilar (umbrales de control).Distribucin de los dispositivos.


Frecuencia de seguimiento de la variacin de las magnitudes en losparmetros seleccionados.

Metodologa en la transmisin de la informacin hacia los entesinvolucrados.

1.ImplantacinProcedimientonaturaldeimplantacin Encontrarseincluidoydefinidoenelproyectoconstructivo,

analizadoycuantificado,tantodesdeelpuntodevistatcnicocomoeconmico.

RedactarunPlandeAuscultacinespecfico.p Finalmenteimplantarelsistemadecontroldefinidoenelplan

realizandotransmisindelainformacinqueofrecelaauscultacinmedianteinformesperidicos.

Larealidaddifiereconelprocedimientonatural. Maladefinicinenproyecto,simplepartidaalzada.E i d t bilid d id d ( i t bilid d)


Empresasprivadasrentabilidadvsseguridad(primarentabilidad) SOLUCIN:::CONCIENCIACIN(ADMINISTRACIONES,EMPRESAS,YPROPIASSUBCONTRATASDEDICADASAESTECAMPO).

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2.Parmetrosytipologadedispositivos

Parmetros bsicos de control en entornos:

- Control de movimientos verticales- Control de movimientos verticales. - En edificios y estructuras colindantes.- En superficie.- En profundidad.

- Control de movimientos horizontales.- En edificios.- En superficie.- En profundidad.


- Control de variaciones de niveles de agua.

2.Parmetrosytipologadedispositivos- Dispositivos dirigidos al control de movimientos verticales en edificios y estructuras colindantes. Referencias de nivelacin en edificios.

- Dispositivos dirigidos al control de movimientos verticales en superficie. Hitos de nivelacin.p

-Dispositivos dirigidos al control de movimientos verticales en profundidad. Extensmetros de varillas. Extensometra incremental.

- Dispositivos dirigidos al control de movimientos horizontales en edificios. Miniprismas.

- Dispositivos dirigidos al control de movimientos horizontales en superficie Hitos combinados


superficie. Hitos combinados.

- Dispositivos dirigidos al control de movimientos horizontales en profundidad. Inclinometra.

- Dispositivos dirigidos al control de variaciones de niveles de agua. Piezmetros cerrados y Piezmetros abiertos.

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CONTROLDEMOVIMIENTOSENEDIFICACIONESANEXAS.REGLETASDENIVELACINENFACHADAS.

Bsqueda:

-Lectura fiable.-Minimizar impacto visual.-Minimizar afeccin a estructura.-Rpida instalacin



CONTROLDEMOVIMIENTOSENEDIFICACIONESANEXAS.REGLETASDENIVELACINENFACHADAS.


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CONTROLDEMOVIMIENTOSVERTICALESENSUPERFICIE.HITOSDENIVELACIN.

Bsqueda:

-Lectura fiable.-Minimizar impacto visual y de entorno.-Movimientos inducidos en superficie.-Prevencin previa a movimientos en

t t li d t


estructuras colindantes.


CONTROLDEMOVIMIENTOSVERTICALESENSUPERFICIE.HITOSDENIVELACIN.


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CONTROLDEMOVIMIENTOSVERTICALESENPROFUNDIDAD.EXTENSOMETRODEVARILLAS.

Bsqueda:

-Lectura fiable.-Minimizar impacto visual y de entorno.-Movimientos inducidos entorno de la excavacin.P i i i i t


-Prevencin previa a movimientos en superficie y cimentaciones.


CONTROLDEMOVIMIENTOSVERTICALESENPROFUNDIDAD.EXTENSOMETRODEVARILLAS.


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CONTROLDEMOVIMIENTOSVERTICALESENPROFUNDIDAD.EXTENSOMETRODEVARILLASNIVELABLEoHITOPROFUNDO.



CONTROLDEMOVIMIENTOSVERTICALESENPROFUNDIDAD.EXTENSOMETRAINCREMENTAL.

Bsqueda:

-Lectura multipunto.-Evolucin de movimiento hacia la superficie.-Movimientos inducidos entorno de la

i


excavacin.-Prevencin previa a movimientos en superficie y cimentaciones.

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CONTROLDEMOVIMIENTOSVERTICALESENPROFUNDIDAD.EXTENSOMETRAINCREMENTAL.



CONTROLDEMOVIMIENTOSHORIZONTALESENESTRUCTURAS.MINIPRISMAS.

Bsqueda:

-Multi-lectura en un punto.-Movimientos tridimensional.-Mnimo impacto visual y a la estructura.


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CONTROLDEMOVIMIENTOSHORIZONTALESENESTRUCTURAS.MINIPRISMAS.



CONTROLDEMOVIMIENTOSHORIZONTALESENPROFUNDIDAD.INCLINOMETRA.

Bsqueda:

-Lectura multipunto en una vertical.-Movimientos bidimensionales.-Prevencin de movimientos en superficie.


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CONTROLDEMOVIMIENTOSHORIZONTALESENPROFUNDIDAD.INCLINOMETRA.


INSTALACIONDEINCLINOMETROSTUBERIAINCLINOMETRIA

DETALLEDETAPONSUPERIORCONTALADROPARAPASADORCONCANDADO

DETALLEDELTAPONDEFONDOENINCLINOMETRO

INSTALACIONDEINCLINOMETROENSONDEO


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CONTROLDEVARIACIONESDELNIVELDEAGUA.PIEZOMETRA.

Bsqueda:

- Medida directa de presiones o variaciones de nivel de agua.-Prevencin ante posibles movimientos inducidos.



CONTROLDEVARIACIONESDELNIVELDEAGUA.PIEZOMETROSCERRADOS.


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CONTROLDEVARIACIONESDELNIVELDEAGUA.PIEZOMETRAABIERTA.


INSTALACIONDEPIEZOMETROSPIEZOMETRODECUERDAVIBRANTE

DETALLEDEMEMBRANAPOROSAPARAFILTRADODEAGUA

INSTALACIONDEPIEZOMETROENCAMISADEPVCPARAEVITARELDERRUMBEDELSONDEO


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3.Definicindelazonadeafeccin Para una correcta implantacin del sistema, debemos saber que cada

tipologa de infraestructura lleva asociada una zona de afeccin, siendo muydistintas segn el tipo de ejecucin.

Vamos a realizar una distribucin muy bsica de los distintos tipos dey pinfraestructura que pueden llegar a plantearse, diferenciaremos:

Obras de recintos apantallados. Obras de excavacin mediante sistemas mecnicos. Obras de excavacin mediante sistemas tradicionales.

En cada sistema de ejecucin hay que prestar especial atencin tanto al


j y q p pcontrol de los entornos afectados como al comportamiento de lasestructuras, en esta ponencia nos centraremos en el control de entornos.

En la tabla adjunta, se resume de forma sencilla, los tipos de control asociadoa sus parmetros y dispositivos, en el que se incluyen algunos de losanteriormente descritos.

Tipo de control Parmetros DispositivoControl de movimientos

ti l t D l i t ( ) Regletas, clavos, hitos de

3.Definicindelazonadeafeccin

TABLARESUMEN.

verticales, en paramentos verticales y superficie.

Desplazamientos (mm) Regletas, clavos, hitos de nivelacin

Control de movimientos bidimensionales, en

paramentos verticales.Giros ( mm/m) Clinmetros y/o bases clinomtricas

Control de movimientos tridimensionales, en

paramentos verticales y superficie. Convergencias

Desplazamientos (mm) Prismas y/o Miniprismas

Control de movimientos Desplazamientos (mm) Tubera inclinomtrica


horizontales en profundidad Desplazamientos (mm) Tubera inclinomtrica

Control de movimientos verticales en profundidad Desplazamientos (mm)

Extensmetros de varillas y/o sistemas incrementales

Control de niveles de agua o presin intersticial

Metros de columna de agua (mm o kg/cm2)

Piezmetros abiertos y/o cerrados (cuerda vibrante)

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Muchasveceshayquetenerencuentaqueunaobra,nosloimplicacontrol por la posible inseguridad ante la afeccin a los entornos a veces

Obrasderecintosapantallados.

controlporlaposible inseguridad antelaafeccinalosentornos,aveces,elimpactovisualdeunaobrapuedellevarconsigoasociadomsconsecuenciashaciafuturoqueelsimplecontrolporseguridad.

Poresoyporlasposiblesafeccionesrealesesrecomendableasegurarsedequenuestraobranoprovocaalteracionesenelentorno.

Enprimerlugardebemosdelimitar,deformagenrica,lazonadeafeccin.Aldecirqueserealizadeformagenrica,queremosindicarquesiempre


estasdelimitacionespuedenllegaraalterarsedebidoafactoresgeolgicogeotcnicos delosentornos,loscualespuedenhacervariarlasteorasbsicasdedelimitacindezonasdeinfluencia.Teniendoencuentaestapremisa,enestetipodeobraspuedenllegaradefinirsedoszonasafeccinsegndosteorasexistentes,lasllamaremosteora1/1y lateora2H.


Teora1/1.La zona de afeccin del recinto apantallado se definirabatiendo la longitud correspondiente a profundidad de lag p ppantalla o pilote hasta la superficie.


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Teora2H.La zona de afeccin resulta de abatir en superficie el doble de la zona de excavacin hasta losa de fondola zona de excavacin hasta losa de fondo.



DistribucintipodedispositivosdecontrolenRecintosApantallados


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Hitosdeseguimientovsfrecuenciasdelectura.

Excavacin de pantallas/pilotes- Excavacin de pantallas/pilotes. - Vaciados.- Cierre de estructura.



Frecuenciastipo.

VERDE MBAR ROJO

1 quincenal 1 semanal, excepto piezmetros1 quincenal2 semanales, excepto piezmetros

1 semanal

2 semanales, excepto piezmetros 1 quincenal

3 semanales excepto piezmetros 1 semanal

Diaria, excepto piezmetros 3 semanales

NIVEL DE ATENCIN

EJECUCIN DE PANTALLAS

VACIADO

FINALIZACIN DEL VACIADO


1 lectura quincenal durante el mes siguiente

1 lectura semanal durante el primer mes, 1 lectura quincenal durante el

segundo mes

1 lectura semanal durante el primer mes. 1 lectura quincenal durante el

segundo mes

FINALIZACIN DEL VACIADO

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Excavacinaltavelocidaddeejecucin alteracindelosparmetros bl d l

Obras de excavacin mediante sistemas mecnicos (tuneladoras).

establesdelentorno. Equipodestinadoalcontrolaltacapacidaddereaccin. Nosloanlisisbidimensionaldelentorno(profundidaddeexcavacin

anchodecubeta).Longitudinal(+50;100) Manteniendocomoreferencia,paradelimitarlaszonasdeinfluencia,los

ms50metros(pordelantedelaexcavacin)ylosmenos100metros(pordetrsdelaexcavacin),ladelimitacindelazonadeinfluenciaen


superficiesebasaenabatirlaprofundidadmximadeexcavacin(contrabveda)enproporcin1/1ensuperficie,aligualqueenanteriorescasosestaproporcinpuedellegaraverseafectadaporloscondicionantesgeolgicogeotcnicosdelentorno.


Zonificacin.


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Distribucintipo.



Hitosdeseguimientovsfrecuenciasdelectura.

Deformaciones previas a la llegada del frente- Deformaciones previas a la llegada del frente.- Frente de excavacin.- Paso del backup.


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Distancia al NIVEL DE ATENCIN


Frecuenciastipo.

frente de excavacin VERDE AMBAR ROJO

Entre (-50m y 100m)

1 lectura diaria, excepto

piezmetros 1 lectura semanal

2 lecturas diarias, excepto piezmetros 1 lectura semanal

3 lecturas diarias, excepto piezmetros 2 lecturas

semanales

Superior a 100 m

1 lectura semanal hasta la estabilizacin de

las lecturas, excepto

piezmetros 1

2 lecturas semanales hasta la estabilizacin de las lecturas, excepto piezmetros 1 lectura

quincenal

1 lectura diaria hasta la estabilizacin de las lecturas, excepto piezmetros 1 lectura

semanal


plectura quincenal

Superior a 100m y lecturas

estabilizadas

1 lectura quincenal

durante el mes siguiente

1 lectura semanal durante el primer mes. 1 lectura

quincenal durante el segundo mes

1 lectura semanal durante el primer mes. 1 lectura

quincenal durante el segundo mes


Factorfundamental periododetiempoenrealizarelcierredela( i d l d l)

Obras de excavacin mediante sistemas tradicionales.

estructura(mayoresmagnitudesenlosparmetrosdecontrol). Delimitacindezonadeinfluencia.Noslobidimensional.+50y100m

longitudinal.Frenteabiertodevariosmetros. Distintasfasesdeexcavacin(galeradeavance,avanceydestroza). Distintosmtodos(Belga,Austriaco,Alemn,Madrid,etc.)

subfasesdeexcavacin(reduccindetiemposhastaelcierredelaestructuraounaralentizacin),P d i l di i l i d l d i


Puedenincrementarselasdistanciasentreelprimerpuntoexcavadoyelpuntodecierredelaestructura,conelloimplicandomayorzonadeafeccin.

Proporcin1/1contrabveda(factoresgeolgicogeotcnicos)

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Zonificacin.



Distribucintipo.


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Hitosdeseguimientovsfrecuenciasdelectura.- Previo a la llegada de galera.- Galera de avance.- Avance.- Destroza.- Cierre de estructura.



Frecuenciastipo.Distancia al

frente de excavacin

NIVEL DE ATENCIN

VERDE AMBAR ROJOexcavacin

Entre (-50m y 100 m )

1 lectura diaria, excepto

piezmetros 1 lectura semanal y convergencias

3 lecturas semanales

2 lecturas diarias, excepto piezmetros 1 lectura semanal

y convergencias 3 lecturas semanales

3 lecturas diarias, excepto piezmetros 2 lecturas

semanales y convergencias 1 lectura diaria

Superior a

1 lectura semanal hasta la estabilizacin de

l l t

2 lecturas semanales hasta la estabilizacin de las lecturas,

1 lectura diaria hasta la estabilizacin de las lecturas,


100 mlas lecturas,

excepto piezmetros 1

lectura quincenal

estabilizacin de las lecturas, excepto piezmetros 1 lectura

quincenal

estabilizacin de las lecturas, excepto piezmetros 1 lectura

semanal

Superior a 100m y lecturas

estabilizadas

1 lectura quincenal

durante el mes siguiente

1 lectura semanal durante el primer mes. 1 lectura quincenal

durante el segundo mes

1 lectura semanal durante el primer mes. 1 lectura quincenal

durante el segundo mes

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4.UnidaddeAuscultacin. De forma bsica tenemos que diferenciar entre el equipo humano

destinado a las labores de instalacin y seguimiento y el equipodestinado a la coordinacin, validacin y transmisin de resultados.

l d l l f d El equipo de seguimiento est compuesto por personal cualificado ycon amplia experiencia en tecnologas de la instrumentacin, losgrupos de equipos seran los siguientes:

Responsable de produccin. Equipos destinados al control de dispositivos topogrficos. Equipos destinados al control de equipos de instrumentacin.


q p q p

El nmero de equipos necesarios, los marcar la necesidad deseguimiento que implique la obra, el siguiente grfico marca de formaorientativa el volumen de equipos relacionado con el tipo de obra.

4.UnidaddeAuscultacin.

Volumendeequiposvstipodeexcavacin.- Excavacin entre pantallas. p- Excavacin tradicional.- Excavacin mecnica.


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4.UnidaddeAuscultacin. As mismo, el equipo destinado a la coordinacin, validacin y transmisin

de la informacin estar compuesto por el nmero de profesionalesnecesarios para una correcta ejecucin de los trabajos.

Como distribucin bsica el equipo estar compuesto por: Titulado superior o Jefe de Unidad Debe presentar amplia Titulado superior o Jefe de Unidad. Debe presentar amplia

experiencia en obras y tener una titulacin acorde a las funciones.

Titulado tcnico o Analista. Debe presentar experiencia en obras enentornos urbanos y tener una titulacin acorde a las funciones.

En el caso de que la obra requiera un planteamiento de instrumentacinautomatizada, el equipo se ha de aprovisionar de profesionales en estesentido teniendo que implantar en el equipo el siguiente personal:

Titulado responsable de instrumentacin automatizada


Titulado responsable de instrumentacin automatizada. Analista informtico. Equipo de instalacin y mantenimiento de instrumentacin

automatizada.

4.UnidaddeAuscultacin.

Organigramatipo.


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5.Transmisindelainformacin.

Definido el equipo destinado a la Unidad de Auscultacin, debemosdefinir el protocolo de transmisin de la informacin.

Es fundamental definir en cada tipo de obra como y a quienes se hade transmitir la informacin obtenida del seguimiento de lainstrumentacin, para ello hay que tener establecido de forma clara elpapel que representa la auscultacin dentro de la obra.

En el esquema adjunto se plantea la metodologa bsica relativa a latransmisin de la informacin.




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Como ejemplo, a continuacin se incluye un protocolo bsico detransmisin de la informacin una vez superados los valores lmite delos umbrales. (verde, mbar, rojo o notificacin preaviso y aviso)


1NIVELCONTROL


SEGUIMIENTO REGISTRODEDATOS

ENTREGAPERIDICADERESULTADOSINFORME SESUPERAEL90%DELVALORDECONTROL.

(ANTICIPACINALASUPERACINDELUMBRAL)SEINFORMADEMANERAINMEDIATACONLACOMPROBACINDEBIDADELALECTURA


SINCONTINGENCIASSEMANTIENENLAS

FRECUENCIASDELECTURA INFORMACININGENIERORESPONSABLE

ATENCINEVOLUCIN

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2NIVELDECONTROL


MODIFICARPROTOCOLOSDELECTURAFRECUENCIAS

VERIFICARLASLECTURASYCORROBORARDATOS.

CONFIRMACINREDEFINIRELLMITEUMBRALDECONTROL?

SESUPERAEL90%DELVALORDECONTROL.(ANTICIPACINALASUPERACINDELUMBRAL)SEINFORMADEMANERAINMEDIATACONLACOMPROBACINDEBIDADELALECTURAINFORMACIN

INGENIERORESPONSABLE


DEFINIRYESTABLECERMEDIDASDESEGURIDADPREVIASNLISISDELOSUMBRALESPARASUPOSIBLEREDEFINICIN.ESTUDIOYDEFINICINDEMEDIDASDECONSOLIDACINYREFUERZOENFUNCINDEINSPECCONESDEDAOSFUNCIONALESYESTRUCTURALES.


3NIVELDECONTROL


MODIFICARPROTOCOLOSDELECTURAFRECUENCIASSEGNPLANDEAUSCULTACIN

VERIFICARLASLECTURASYCORROBORARDATOS.

CONFIRMACINREDEFINIRELLMITEUMBRALDECONTROL?

SESUPERAEL90%DELVALORDECONTROL.(ANTICIPACINALASUPERACINDELUMBRAL)SEINFORMADEMANERAINMEDIATACONLACOMPROBACINDEBIDADELALECTURAINFORMEDEINCIDENCIA

INFORMACININGENIERORESPONSABLE


DEFINIRYESTABLECERMEDIDASDESEGURIDADPREVIAS.NLISISDELOSUMBRALESPARASUPOSIBLEREDEFINICIN.ESTUDIOYDEFINICINDEMEDIDASDECONSOLIDACINYREFUERZOENFUNCINDEINSPECCONESDEDAOSFUNCIONALESYESTRUCTURALES.

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5.Transmisindelainformacin. La gestin de la informacin requiere el uso de una herramienta que

permita tener una comunicacin fluida entre las partes implicadas. Existen muchas herramientas con este fin, pero sin duda la aplicacin de las

nuevas tecnologas (tipo GIS/web) en obras permite obtener la informacinde forma clara y rpida, teniendo acceso a los resultados desde cualquierparte del mundo, permitiendo localizar de forma georreferenciada laparte del mundo, permitiendo localizar de forma georreferenciada laubicacin en cada momento tanto del avance de obra as como ladistribucin y resultados de los dispositivos.

La conjuncin entre las nuevas tecnologas y nuevos sistemas de controlautomatizados, permiten tener acceso a los datos de auscultacin de formainmediata, lo que se define como en tiempo real, este avance ayuda aldesarrollo de forma ms controlada de las obras de infraestructura,permitiendo realizar tomas de decisiones de forma ms inmediata anteposibles anomalas en la evolucin o tendencia de los resultados que ofrecela instrumentacin.


Los accesos a esta informacin han de estar restringidos exclusivamente alequipo de Toma de decisiones implicado en la obra, ya que es el equipoque ha de estar informado de forma continua de la evolucin de losparmetros de la obra.

GRACIASPORSUATENCIN


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