TNELES

CAPITULO 1: INTRODUCCIN E HISTORIA

1.1 INTRODUCCINDentro de las disciplinas de Ingeniera de Minas encontramos la de tneles y considero necesario hacer una separata como un medio auxiliar dentro la tarea enseanza aprendizaje para los alumnos en la formacin profesional de ingenieros de minas.

La disciplina normalmente dictada en el semestre lectivo exige como pre-requisitos otras disciplinas como Mecnica de Rocas aplicada a la minera y perforacin y voladura de rocas.

En este ciclo de nivelacin, el desarrollo es hecho a travs de dos (2) sesiones diarias de lunes a viernes considerando horas para impartir conocimientos tericos y prcticos y elaboracin de un proyecto con enfoque prctico de los problemas de abertura de vas subterrneas, orientadas mayormente a la abertura de vas subterrneas como son los tneles.

Dentro de las aulas prcticas y proyectos se desarrollarn cuatro a saber:A) Un proyecto de planeamiento de vas subterrneas en una moderna mina polimetlica.B) Un proyecto de perforacin mecnica y voladura con explosivos de un tnel.C) Un proyecto de carga y transporte en una va subterrnea.D) Un proyecto de soporte en una va subterrnea.

En la evaluacin del aprovechamiento de la disciplina se realizar siguiendo el criterio propuesto en el silabo.

1.2.- HISTORIA1.2.1.- Tneles en la antigedadEs posible que las primeras aberturas de tneles hayan sido ejecutadas por el hombre pre-histrico, objetivando ampliar sus cavernas, que fueron sus primeras moradas naturales. Con el avance de la civilizaciones en la antiguedad desarrollaron mtodos de abertura de tneles para irrigacin y pedestres o pasaje de personas de un lugar a otro, tal como sucedi en Babilonia. Los tneles eran revestidos con albailera de ladrillos, con una longitud de 500 metros, construidos entre los aos 2180 y 2160 A.C. sobre el ro ufrates. El tnel una el palacio real y el templo ceremonial.Los egipcios desarrollaron tcnicas de corte de roca blandas con sierras de cobre con abrasivos. El templo de Abu Simbel cerca al rio Nilo, fue construido en arenisca en 1250 A.C. por Ramss II. Templos mejor construidos fueron posteriormente excavados en roca slida en Etiopia y la India.Tanto griegos como romanos, hicieron amplio uso de tneles para rectificar cursos de agua de drenaje y para conducir agua mediante acueductos; as por ejemplo tenemos el tnel de agua griego en la isla de Samos abierto en caliza en una extensin de un kilmetro con seccin transversal de 2 metros cuadrados. Sin embargo el mayor tnel de la antigedad fue viario (tnel de Pausilippo) de 1500 m de longitud de 8 metros de ancho y 9 metros de altura entre Npoles y Pozzuoli, ejecutado el ao 36 A.C. Muchos tneles fueron abiertos mediante pozos sucesivos espaciados con cierta proximidad para proporcionar la ventilacin necesaria y para evitar el revestimiento muchos tneles fueron ubicados en rocas razonablemente resistentes que eran fragmentadas por calentamiento y resfro, que consista en calentar la roca con fuego y de forma sbita se lanzaba agua fra lo que debilitaba a la roca, que a la vez era rota con combas. En la construccin de tneles se utiliz mano de obra de la esclavitud. En el ao 41, los romanos utilizaron cerca de 20 000 hombres por 10 aos para abrir un tnel de 6 kilmetros de longitud para drenar el lago Fuinus. El trabajo se realiz a partir de pozos espaciados de 37 metros y hasta 120 m de profundidad.Mayor atencin se daba a la ventilacin y medidas de seguridad, cuando los trabajadores eran hombres libres, tal como se muestra en las excavaciones arqueolgicas de Hallstatt en Australia, donde los tneles para la mina de sal fueron abiertos desde 2500 aos A.C.1.2.2.- De la Edad Media al PresenteEn virtud de las limitadas obras de tneles en la edad media que mayormente fueron ejecutados por ingeniera militar y minera, el mayor avance fue realizado para atender las necesidades de transporte en Europa y en el continente Americano a partir del siglo XVII.El primero de los diversos tneles hidrovirios fue el del canal de Du Midi, conocido como de Languedoc, tnel francs construido entre 1666 y 1681 por Pierre Riquet, como parte del primer canal uniendo el Oceano Atlntico al mar Mediterrneo en la Europa Central, con una longitud de 157m y seccin de 7 por 8 metros, consumiendo gran cantidad de explosivos en esa poca, plvora colocada en taladros hechos con brocas de acero y perforacin manual. Un Notable tnel hidroviario abierto en Inglaterra fue el de Bridgewater, en 1761, construido por James Brindley para llevar carbn desde Manchester, de la mina Worsley a las ciudades inglesas. Muchos otros tneles fueron abiertos en Europa y estados Unidos de Amrica en el siglo XVIII e inicio del siglo XIX.Por vuelta de 1830, con el advenimiento de ferrocarriles los tneles hidroviarios perdieron importancia por ms de 100 aos. Muchos de los tneles ferroviarios fueron abiertos en Inglaterra. Un tnel de 6 Km de la ferrova Manchester Sheffield (Woodhead) fue abierto entre 1839 y 1845. En los Estados Unidos el primer tnel ferroviario fue de 214 m y fue construido en la ferrova Allegheny- Portage. A seguir es presentado un listado de tneles construidos en diferentes lugares y aos:TnelAoLongitud Kmrea (m2)Num. de frentes.Avance/porsemana

Mont Cenis 1870 12,2 53 2 1,20.manualMont Cenis 1870 12,8 53 2 3,20 meca.Hoosac (USA) 1873 7,2 26 4 1,6-3.0Simplon 1906 20,0 25 2 9,60Florence L. 1925 20,8 21 6 12,5Hetch Hetchi 1934 10,6 16,8 6 7,5-10,0Seilich Escocia 1939 7,2 6,2 2 11.2Cripple Creek1939 9,6 7 1 34

1.2.3.- Tneles subacuticosLa abertura de tneles bajo ros era considerado imposible hasta el desarrollo de la coraza protectora (escudo) en Inglaterra por Marc Brunel, un ingeniero emigrante francs. El primer tnel fue en 1825 de Wapping- Rotherhithe a travs de arcillas del rio Tamisa. El tnel fue de seccin en forma de herraje (2x12m) y revestido con albailera. Despus de diversos encuentros con bolsones de arena y una demora de 7 aos para refinanciamiento y construccin de una segunda coraza, Brunel y su hijo Isambard, tuvieron xito en la construccin del prime tnel subacutico en 1841. En 1869, Peter Barlow y James Henry Greathead, fueron los que construyeron un segundo tnel bajo el rio Tamisa en apenas un ao para peatones a partir de Tower Hill. En 1874, Greathead torno la tcnica subacutica realmente prctica por mejoras en la mecanizacin de la coraza circular Brunel Barlow y por adicin de aire comprimido en el interior del tnel para contrabalancear la presin de agua externa. La primera aplicacin de la tcnica de la coraza ocurri en 1886 en el metropolitano londrino con un tnel de 3,30 metros de dimetro, cuando se hizo 11 km, siendo este hecho una abertura record sin que hubiera ningn caso fatal. De tal modo cuidadoso, Greathead desarrollo su procedimiento por 75 aos sin hacer cambios significativos a la tcnica.Se construyeron tneles ferroviarios y para vehculos motorizados, pero aparece un gran problema, los gases de combustin de los motores, problemtica que fue resulto por Clifford Holland para el primer tnel bajo el rio Hudson que fue terminado en 1927. Holland resolvi el problema de ventilacin colocando en cada extremidad ventiladores de alta capacidad. El aire limpio era forzado al interior mediante un ducto de abastecimiento bajo la va y un ducto extractor de gases fue colocado al techo del tnel, requirindose de 9 m de dimetro para el tnel de doble va.Diversos tneles fueron construidos aplicando el mtodo de la coraza y aire comprimido como los tneles de Lincoln y Queens en Nueva York y otros construidos en Canad y Europa.

1.2.4.- Tneles excavados por maquinariasLas espordicas tentativas de los ingenieros de tneles de poseer una excavadora mecnica rotativa fue coronado con xito en 1954, en la presa de OAHE en el ro Missouri, cerca de Pierre en Dakota del Sur. Con condiciones de subsuelo favorable, el equipo conformado por Jerome Ackerman, como ingeniero jefe, F.K. Mittry, contratista y James Robbins, como constructor de la primera mquina Mittry Mole. Posteriormente se desarrollaron otros tipos de mquinas para tneles y vas subterrneas que construyeron tneles de 13 Km de longitud con 8 y 9 m de dimetro. En 1962, un modelo fue construido para excavacin de pozos verticales en los Estados Unidos; asimismo, se desarrollaron perforadoras mecnicas de chimeneas, paralelamente a estas se desarroll otras en Alemania.

CAPITULO IICLASES Y FUNCIONES DE LAS VAS SUBTERRANEAS2.1.- Conceptos y GeneralidadesLos dos tipos de vas subterrneas fundamentales son el tnel y el pozo vertical (pique y chimenea). El tnel es defini como pasaje subterrneo sub horizontal construido sin la remocin de la roca que lo sobre yace. Esta va permite al hombre tener una mayor facilidad de transporte, abastecimiento de agua, disposicin de aguas servidas urbanas, extraccin de minerales, entre otros fines.Los pozos, a su vez son vas subterrneas subverticales o fuertemente inclinadas (verticales). Existen otras vas referidas como tneles, que tienen el mismo objetivo son aquellas excavaciones hechas por una trinchera (Hennies & Lineu, 1991), dentro de la cual es construida la estructura y a seguir la misma es recubierta. Este mtodo que los autores llaman de trinchera, es utilizado cuando la cobertura es pequea y no ocupada por edificios o obras de arte caras.Una gran parte de la lnea del metropolitano paulista (metro), fue construdo por el mtodo trinchera y otras en la avenida paulista fue construido mediante el mtodo de la coraza o escudo.2.2.- Clasificacin de las Vas SubterrneasLas vas subterrneas pueden ser clasificadas de varias manera, dependiendo de la funcin y aspecto que deseamos resaltar. Las clasificaciones ms comnmente usuales destinadas con la finalidad a que se destina la va, modo de construccin y tipos de subsuelo a hacer atravesado, podemos indicar:2.2.1.- Finalidad de la va subterrneaDependiendo de la finalidad a que se destina la va subterrnea podemos distinguir las siguientes clases: Tneles de canal o hidroviarios. Tneles ferroviarios. Tneles viarios o carreteros. Sistemas metropolitanos. Vas de abastecimiento de agua. Vas de disposicin de aguas servidas urbanas. Tneles forzados de presas hidroelctricas. Cmaras estratgicas militares. Cmaras de almacenamiento. Tneles en minera. Pozos verticales e inclinados.Existen an sistemas ms complejos que podemos tener tneles inter-unidos a cmaras de chancado de minerales, estaciones de metro, tneles unidos a pozos inclinados y galeras o cmaras muy amplias formando un conjunto de un sistema.2.2.2.- Modo de ConstruccinEl modo de construccin de una va subterrnea es hecho por uno de los procedimientos siguientes: Abertura de tneles (tunneling) Abertura de pozos (shaft sinking) Abertura de chimeneas (raising).La distincin entre los tres procedimientos est en el modo de avance que respectivamente es hecho en el frente. Los procedimientos bsicos de avance segn el tipo de terreno sern abordados oportunamente ms adelante.2.2.3.- Tipo de subsueloLas vas subterrneas pueden ser an clasificadas en dos grande grupos de subsuelo: en roca y en suelo, conforme y respectivamente la excavacin es construida con o sin uso de explosivos para e avance.En el caso de la minera hay autores que distinguen tres tipos de subsuelo caractersticos y que son: Vas por estratos no perturbados Vas por estratos perturbados con el tiempo geolgico Vas a travs de zonas inestables, que constituyen subsuelos vivos.2.3.- Vas subterrneas en mineraLas vas subterrneas mineras son abiertas directa o indirectamente para la extraccin de recursos minerales. Para su abertura utilizamos uno de los tres modos constructivos anteriormente citados y que conducen normalmente a un sistema integrado de galeras y pozos con nombre de tneles mineros.Estas vas subterrneas de la industria extractiva mineral tienen en general una vida econmica bastante variada, siendo necesario para cada va encontrar un balance de costos de construccin reflejado por la vida y adecuado a la finalidad de la abertura estrictamente en funcin de la vida econmica, distinguindose de las dems principalmente en los soporte, que de acuerdo a las condiciones del macizo rocoso muchas veces son hechas con soportes apenas temporarios o semitemporarios.A seguir es discutido aspectos en funcin a la nomenclatura y las funciones de las vas subterrneas en minera.2.4.- Nomenclatura de las vas subterrneas en mineraLa nomenclatura es extensa, siendo preocupacin de esta disciplina proporcionar una pormenorizada. Para facilidad de la lectura de textos en el idioma ingls, presentamos nombres sugeridos en espaol relacionado a la expresin inglesa.Las vas subterrneas horizontales, esto es los tneles, reciben normalmente en minera la designacin de galera distinguindose los siguientes tipos. Galera principal de acceso (Adit), Galera de direccin (Drive), Galera transversal o cortada (Cross-cut)La galera principal de acceso es toda abertura horizontal, partiendo de una ladera y alcanzando el cuerpo mineral o veta. La galera de direccin es una abertura horizontal prxima a un cuerpo de mineral y paralela a su direccin. La cortada es una galera transversal y toda abertura que atraviesa las formaciones rocosas con cierto ngulo para alcanzar el cuerpo mineral.Al conjunto de galeras de determinada cota se da el nombre de nivel, siendo normalmente expresado por la altitud en metros sobre el nivel del mar.Las aberturas verticales o inclinadas son denominadas de piques o pozos, reconocindose los siguientes tipos. Pique o pozo principal (sahft), Pozo secundario (winze), Chimenea.El pique principal es una abertura hecha en direccin descendente, es vertical o inclinada. Cuando la galera principal es inadecuada por la topografa de la regin, el pique principal constituye el primer estadio de desarrollo de la mina, que nos permite su acceso al interior del cuerpo mineral. La diferencia con la chimenea es que la construccin de esta se hace de modo ascendente.La excavacin junto al pozo principal o pique, en cada nivel, donde hombres o equipos es dejado o removidos se llama estacin (station).Galeras inclinadas ligando el cuerpo de mineral o los frentes de produccin a superficie, que pueden ser planos inclinados (incline) o rampas (ramp)Las aberturas indicadas proceden a la extraccin del mineral y fase de desarrollo de la mina. Cuando el mineral es extrado, la abertura creada es llamada realce (stope). Como regla general el realce es siempre iniciado en cada uno de los lados de una comunicacin chimenea, que en conjunto con las galeras de direccin van a definir los paneles o tajos de explotacin.2.5.- Funciones de las vas subterrneasUn proyecto de construccin de vas subterrneas de minera son construidas por las funciones a que se destinan, as tenemos: Va de transporte de mineral Va de acceso de personal Va de transporte de insumos (abastecimiento) Va de ventilacin Va de drenajePara cada funcin de la va, el declive de la galera requiere un cierto valor, as tenemos: Para drenaje natural de agua debe tenerse un declive o gradiente no inferior a 1:80 en la direccin del escurrimiento. Para un transporte sobre rieles las galeras deben tener de gradiente que no exedan 1:100. Pozos inclinados para transporte con de mineral, cualquier gradiente conveniente que muchas veces acompaan a las ondulaciones del mineral. Tneles y pozos inclinados de transporte deben tener un piso liso y altura adecuada. Las vas de ventilacin deben tener un rea suficiente para medir la velocidad del aire y ser lo ms liza posible para reducir al mnimo la resistencia del aire.Las secciones transversales de las vas subterrneas es determinado fundamentalmente por las dimensiones de las unidades que transitan y para ventilacin por la velocidad del aire, que no deben pasar de 300m/min.La determinacin de los soportes de una va subterrnea de minera se basa en su vida econmica, para vas principales de transporte deben tener una ventilacin continua.

2.6.- OBJETIVO DE LA CONSTRUCCIN DE TNELES:

Nuestro pas tiene una accidentada geografa a causa de grandes sistemas montaosos, esto ha dado origen a construcciones de tneles de carretera de razonables longitudes para poder enlazar en forma ms expedita ciudades o lugares de importancia y facilitar los transportes ms diversos.

Como expresamos anteriormente los tneles se construyen con diversas finalidades, tales como las de proporcionar:

1. Pasajes para ferrocarriles y vehculos automotrices a travs de montaas y debajo de extensiones de agua.

2. Tneles para acceso a minas.

3. Canales o caeras para agua.

4. Tneles para transporte: carretero o peatonal.

Figura No. 1.- Fotografa que muestra un tnel ferroviario.CAPITULO III

ESTUDIOS GEOLGICOS

3.1.- GENERALIDADES:

3.1.1.- TIPOS DE ROCALas rocas que se encuentran en las operaciones de excavacin de tneles, pueden dividirse desde el punto de vista de ingeniera de la construccin en tres grupos principales:

Rocas gneas

Rocas sedimentarias

Rocas metamrficas

Rocas gneas.-

Las rocas gneas son el resultado del enfriamiento del magma que emergieron del interior de la tierra a travs de fisuras o grandes invasiones de magma en la corteza terrestre (Batolitos) que fueron enfrindose en el tiempo geolgico. Si las soluciones viscosas del magma se enfri antes de llegar a la superficie de la tierra, la roca se define como intrusiva. Son ejemplos de estas el granito y el gabro.

Si las soluciones magmticas de roca, se enfri despus de haber llegado a la superficie de la tierra, la roca se define como extrusiva. Son ejemplos de estas la riolita y el basalto.

Rocas sedimentarias.-

Las rocas sedimentarias son las que se originaron a partir de una roca gnea o metamrfica o otra sedimentaria preexistente que sufrieron la accin del intemperismo y fueron transportadas por las aguas y depositadas en cuencas; incluyen las que fueron depositadas por las corrientes de agua, tales como conglomerados, areniscas, pizarras y arcillas, y las que fueron depositadas por organismos marinos, como las calizas y las dolomitas.

Rocas metamrficas.-

Cuando las rocas gneas o sedimentarias se sujetan a altas temperaturas y presiones, sufren cambios en su estructura y en su textura. Las rocas que han sufrido estos cambios se describen como rocas metamrficas.

Bajo la influencia de presiones y temperatura moderadas, la arcilla y el barro se transforman en esquistos y pizarras, que son rocas metamrficas de mala calidad. Cuando se sujetan a altas presiones y temperaturas, las pizarras y los esquistos se metamorfizan para dar lugar al gneiss. La piedra caliza al metamorfizarse forma el mrmol, y la arenisca se transforma en cuarcita.

3.1.2 DEFECTOS FSICOS DE LAS ROCAS:

Todas las rocas, independientemente del tipo, tienen defectos fsicos o estructurales que ejercen una considerable influencia en las operaciones de perforacin y voladura de tneles. Estos defectos consisten en fracturas, cuyas magnitudes y espaciamiento varan considerablemente. Las fracturas simples se definen como juntas o discontinuidades, mientras que las fracturas mayores, asociadas con desplazamiento relativamente grandes se definen como fallas.

Las grietas.-

Son superficies de juntas fsicas o separaciones con muy poco o ningn desplazamiento entre los componentes de la roca en lados opuestos de la grieta. Estas pueden existir en dos o tres planos aproximadamente ortogonales entre s. Al perforar un tnel en una formacin rocosa, la existencia de juntas afectar la cantidad de soporte que tenga que ponrsele a la labor durante las operaciones de abertura del tnel. Tambin, las juntas proporcionan un pasaje por donde puede filtrarse el agua subterrnea hacia el tnel.

Fallas.-

Es una zona de la corteza terrestre donde ha ocurrido un gran desplazamiento a lo largo del plano de falla. El desplazamiento puede ser horizontal, vertical, o una combinacin de las dos. Por lo general, una falla constituye un peligro indeseable en la perforacin de un tnel. Debido a las enormes fuerzas o tensiones que se producen en la falla, la formacin de rocas en la zona de la falla esta fracturada. El material triturado puede variar de tamao desde arenas finas hasta grandes bloques que tienden a caerse hacia el interior del tnel al estarlo perforando a travs de la zona de falla.

Si existe agua fretica en la formacin rocosa, el material triturado dentro de la zona de falla proporcionar un excelente pasaje por el cual podr fluir el agua al tnel a no ser que se haga un tratamiento correctivo del macizo antes de excavar en esa zona. Podr llegar a ser necesario inyectarle concreto a la formacin antes de perforar el tnel para eliminar el peligro del agua subterrnea.

3.1.3 USO DE LOS TUNELES:

a) Tneles para agua.-

Pueden ser tneles de derivacin o de toma para plantas hidroelctricas, o para acueductos que traen el agua a los sistemas de distribucin de las ciudades. Los tneles de derivacin desvan el agua alrededor de la zona de construccin de la represa. Se disean para que lleven el escurrimiento mximo que pueda esperarse durante este periodo de construccin.

Tambin puede servir para descargar el exceso de agua despus de que se ha llenado el embalse, o convertirlos en tneles de toma para una planta de fuerza situada en la ladera del valle, debajo de la presa Ejemplo la hidroelctrica de San Gavn o el Mantaro. Si no se necesita despus de terminado el proyecto, se cierran los tneles de derivacin con tapones de concreto.

Los tneles son hechos en su mayor parte en rocas y operan bajo una carga hidrosttica positiva.

En macizos permeables y con grietas se revisten de concreto armado; en rocas firmes, puede ser adecuado un revestimiento de concreto rociado (shotcrete) para proporcionar una superficie lisa.

Los tneles a nivel del terreno pueden recubrirse con concreto simple. Con rocas muy firmes se utiliza el revestimiento de concreto aplicado de poca espesura.

b) Tneles para alcantarillado y drenaje.-

Las grandes ciudades requieren muchos kilmetros de tneles para conducir el escurrimiento pluvial y las aguas negras a las plantas de tratamiento. Estos se construyen en una gran diversidad de terrenos.

Algunos se construyen como alcantarillas de cajn por el mtodo de corte y cubierta, pero ms se excavan con escudos y aire comprimido. Los tneles de drenaje pluvial son generalmente ms pequeos.

La seccin transversal de las alcantarillas y tneles de drenaje tiene generalmente forma de herradura o circular, con revestimiento de concreto.

La calidad del concreto reviste especial importancia, a fin de poder resistir los efectos de las aguas negras. Generalmente son tneles sin presin.

El alineamiento se rige por la ubicacin de las plantas de tratamiento, las condiciones del terreno y el trazado de las calles de la ciudad. Se debe mantener la pendiente continua, excepto cuando se tiene sifones. Se debe mantener una pendiente mnima para asegurar el flujo por gravedad.

c) Tneles de corte y cubierta.-

Los tneles de poca profundidad, como las lneas de trnsito rpido por debajo de las calles de la ciudad, pasos inferiores, secciones en tierra de los tneles subacuticos, o las secciones terminales de los tneles a travs de colinas, se construyen por los mtodos de corte y cubierta.

d) Tneles de carretera y ferrocarriles.-

Los tneles pueden tener uso no solo para el paso de trenes de pasajeros o de mercancas sino que adems pueden convertirse en autopistas ferroviarias, en la que coches y camiones son transportados en trenes.

La seguridad es distinta y se explica por presentar mayor riesgo los de carretera, debido al desigual nmero de conductores (por ejemplo, cientos de coches frente a un solo tren, en relacin al paso de un volumen igual), y otro inconveniente, la necesidad en los de carretera de mayor ventilacin por los gases. Estos tneles necesitan adems unas medidas de seguridad mnimas, como galeras de escape o dos tubos de ventilacin.

Arriba: construccin de tneles paralelos de carreteraAbajo: tnel de ferrocarril

3.1.4 SEGN LOS TIPOS DE SUELOS:

a) Tneles en roca.-

Para la excavacin en roca, las ms importantes condiciones geolgicas que se deben anticipar son las siguientes:

La presencia de fallas, que generalmente involucran reas de rocas muy fracturadas. Direccin y grado de la estratificacin. Grietas y juntas La presencia de agua, que puede ser caliente o fra, o contener ingredientes corrosivos o irritantes. Bolsones de gases explosivos o txicos. Deformaciones en la roca.

La petrografa tiene menor importancia a menos que la roca sea altamente abrasiva, y cause excesivo desgaste de los barrenos.

b) Tneles en suelos firmes.-

Entre los materiales, que no sean rocas, que se pueden encontrar al excavar un tnel, se encuentran las arenas de diversas densidades y tamao de granos; arenas mezcladas con limo o arcilla; arcillas puras o con limo o arena; desde relativamente plsticas, con un alto contenido de agua hasta firmes y secas; mezcla aluviales de arena y grava. Es posible excavar estos materiales por procedimientos mineros.Al excavar en todos estos tipos de materiales se requieren tablestacas, apoyadas en pies derechos o postes para sostener el techo.

3.1.5.- NUMERO DE ENTRADAS:

Si un tnel es relativamente corto, de no ms de unos cuantos cientos de metros, puede perforarse desde una sola entrada. Sin embargo, a medida que aumenta la longitud, el llevar a cabo todas las operaciones desde una sola entrada puede resultar en distancias de acarreo excesivas con altos costos de acarreo, junto con una congestin general entre el emboque y el frente del tnel.

Esta condicin puede eliminarse o aliviarse perforando el tnel desde dos extremos. En tneles largos puede ser ventajoso proporcionar aberturas intermedias, tales como pozos o tiros, para facilitar el movimiento de los escombros y del agua, y la entrega de materiales, suministros, aire y herramientas.

Las aberturas con pozos intermedios permiten la realizacin de las operaciones en mayor nmero de frentes, haciendo posible as un aumento en la velocidad de perfeccin del tnel. Esto puede ser especialmente importante en una obra en donde se desee una rpida terminacin del trabajo.

3.2.-ESTUDIOS GEOLGICOS

3.2.1.- INVESTIGACIONES PRELIMINARES:

Adems dado al notable crecimiento en la ltima dcada de la actividad econmica de nuestro pas ha sido necesario estudiar nuevas alternativas de vas de trnsito a las ya existentes (tneles paralelos), mejorando as los niveles de servicios.

Para seleccionar la mejor alternativa o solucin es necesario proceder sistemticamente; primero un estudio previo, que permita recomendar una solucin (a veces varias) y el ao ptimo de su puesta en servicio. Luego viene la etapa de anteproyecto de la o las soluciones recomendadas y por ltimo el proyecto tcnico de la obra completa. A continuacin se indican las fases que se deben considerar al construir un tnel: El objetivo de la obra subterrnea La geometra del Proyecto: trazado y seccin tipo La geologa y geotecnia del macizo El sistema Constructivo La estructura resistente: el Clculo Las instalaciones para la explotacin.

Antes que nada deben realizarse levantamientos topogrficos para determinar todas las caractersticas del terreno y localizar todas las estructuras superficiales y subterrneas que puedan verse afectadas por la construccin del tnel.

Para los tneles por debajo del agua se deben efectuar sondeos para determinar el perfil del fondo. (Para esto se dispone de sondas snicas de precisin).

El conocimiento de las condiciones geolgicas es til en la construccin de cualquier tipo de tnel, pero es de primordial importancia en los tneles en roca. Las exploraciones por medio de perforaciones de reconocimiento en terrenos blandos y en tneles subacuticos son fciles de hacer en la cantidad que sea necesaria. Sin embargo, especialmente en los tneles en roca muy largos, las posibilidades de efectuar perforaciones se ven a menudo limitadas.

Los tneles con poca o nula presin interior tienen, por lo general, una seccin de herradura; los tneles a presin son circulares y revestidos con concreto armado. El revestimiento es de concreto, de 6 a 36pulg de espesor, esto depende del tamao, la presin y la naturaleza de la roca.

Este estudio debe basarse en una cuidadosa investigacin del terreno y el examen de todos los registros disponibles, incluyendo los registros de otras construcciones en los alrededores, tales como tneles anteriores, minas, canteras, excavaciones a cielo abierto, pozas y perforaciones. El gelogo debe preparar un informe detallado para que sirva de gua a los diseadores y contratistas.

a) 3.2.2.- Influencias de las condiciones geolgicas

Fenmenos de alivio de presin.Las rocas en la naturaleza, especialmente las que se encuentran bastante profundas, estn afectadas por el peso de los estratos superiores a ellas y por su propio peso. Debido a estos factores se producen esfuerzos y deformaciones en el macizo rocoso. Una partcula necesita cierta libertad para ser desplazada, si la roca est confinada y por tanto su movimiento impedido habr solo un corrimiento parcial de la roca, en caso de que se produzca alguno. El esfuerzo que no pudo producir deslizamiento, por la falta de espacio, permanece todava en ella y se dice que est almacenado en la misma. A este esfuerzo se denomina esfuerzo residual. Al permitirse movimiento, este es el caso de una excavacin para un tnel, la energa se libera en forma de deslizamientos, estos estn en funcin del tipo de roca, profundidad, etc.

Influencia de la estratificacin de las rocas en la presin sobre el revestimiento.La presin total sobre el revestimiento de un tnel y la forma en que se distribuye a lo largo de l dependen, en primer lugar, de la estratificacin de la roca en la que se construye. Esto ser analizado en block diagramas y el eje de tnel; a seguir es presentado grficamente las diversas alternativas que se encuentran en la construccin de tneles, cualquiera que sea su utilizacin.

Se indica ciertas caractersticas de comportamiento de las presiones en el techo y paredes, as como las posibilidades de compensar empuje, debido a plegamientos en estratos simples.

Al atravesar zonas acuferas deben realizar adecuados anlisis para ver la manera de protegerlos y agregar en las zonas crticas, los revestimientos apropiados y un buen drenaje o impermeabilizndolo.

Debido a la posicin que se encuentra el eje con respecto a las laderas del valle tendremos tambin condiciones de menor estabilidad siendo de especial cuidado los medios tneles, por ser de la posicin ms crtica.

Tunel que atraviesa zonas acuiferas

a. Rocas permeablesTnel en roca permeable por fisuracin. En este caso el revestimiento es total y se estudiar un sistema de drenaje especial. Impermeabilizacin Inyecciones Drenaje Revestimiento

b. Rocas parcialmente permeablesTnel en un horizonte acufero. El revestimiento es parcial Controlable. Debe tratarse inmediatamente despus de localizarlo.

c. Suelos permeables. Tnel en suelo permeable por porosidad. Los mtodos de avance son especiales como el de la congelacin o el de cmara de presin. El Revestimiento no falta. Difcil control geolgico.- El comportamiento depende del tipo del suelo.

Generalmente los tneles en suelos siempre representan mayores problemas que en Rocas, aqu para condiciones ssmicas existen cdigos especiales.

3.2.3.- EXPLORACIONES PRELIMINARES:

An cuando la localizacin aproximada de un tnel est dictada por la clase de servicio que va a prestar, la localizacin final deber estar basada en el resultado de las exploraciones superficiales y subsuperficiales. Estas exploraciones se hacen antes de seleccionar la localizacin exacta de un tnel para poder determinar las clases de formaciones que existan y la cantidad de agua fretica presente en las formaciones a lo largo de la ruta del tnel propuesto. Las formaciones pueden incluir escombros no consolidados, arena, grava, o arcilla, con o sin agua fretica.

Puede haber roca slida, o fracturada, pueden existir fallas o pliegues. Si se perfora un tnel a travs de una roca slida, puede requerir muy poco o ningn soporte para el domo del tnel, mientras que si se perfora a travs de una roca muy fracturada, ser necesario proporcionar grandes soportes para las paredes y para el techo.

Si una exploracin indica la presencia de cantidades significativas de agua fretica, es aconsejable buscar un sitio ms favorable, o si esto es imposible, ser necesario inyectarle concreto a la formacin al frente de la excavacin como medio de reducir el flujo de agua. Los planos debern hacerse con una provisin suficiente de bombas disponibles para sacar el agua.

Un gelogo competente puede obtener valiosos datos a partir de una exploracin superficial. Pueden obtenerse datos ms precisos relativos a una formacin, perforando a lo largo de la ruta y sacando muestras de la formacin. Los agujeros debern taladrarse cuando menos hasta el piso del tnel propuesto y estar espaciados lo suficientemente cerca para que puedan proporcionar muestras que sean representativas de la formacin.

Si la formacin est libre de irregularidades estructurales severas y de variaciones, puede ser mayor el espaciamiento de los agujeros que para una formacin que contenga fallas, pliegues, u otras irregularidades estructurales.

Si la formacin es rocosa; los agujeros pueden perforarse con taladros de diamante, abrasivos, rotatorios, o con algn tipo de taladro que produzca detritos de sondeo. Como estos taladros producen pequeas partculas en vez de ncleos de muestra inalterados, el material que se recobra de los agujeros no indicar si la formacin es slida o si consiste en roca quebrada. Como tiene que agregarse agua a los agujeros de explotacin perforados con taladros abrasivos para poder sacar los detritos, estos no indicaran la cantidad de agua fretica que exista en la formacin.

Una vez que se hayan completado las exploraciones preliminares y analizado los resultados, pueden seleccionarse la localizacin que permita la satisfactoria construccin de un tnel al ms bajo costo posible.