excavaciones de tuneles y cumbreras con empleo de …

Túneles: excavaciones de túneles y cumbrerascon empleo de explosivos (segunda parte)

Item Type info:eu-repo/semantics/learningObject

Authors Bragagnini Rodríguez, Iván Enrique

Publisher Universidad Peruana de Ciencias Aplicadas (UPC)

Rights info:eu-repo/semantics/closedAccess

Download date 12/07/2022 20:36:25

Link to Item http://hdl.handle.net/10757/272782

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EXCAVACIONES DE TUNELES Y CUMBRERASEXCAVACIONES DE TUNELES Y CUMBRERASCON EMPLEO DE EXPLOSIVOSCON EMPLEO DE EXPLOSIVOS

TUNELESTUNELES

1.- ATAQUE A SECCION COMPLETA1.- ATAQUE A SECCION COMPLETA

Detalle del frente de excavación en avance

TUNELESTUNELES

1.- ATAQUE A SECCION COMPLETA1.- ATAQUE A SECCION COMPLETA

Interior del túnel desde su boca donde se aprecia la disposición de las cerchas del sostenimiento y el revestimiento

TUNELESTUNELES

METODO DE PERFORACIONMETODO DE PERFORACIONSECCION COMPLETASECCION COMPLETABARRENAR Y VOLADURA (DRILL AND BLAST) BARRENAR Y VOLADURA (DRILL AND BLAST)

TUNELESTUNELES

METODO DE PERFORACIONMETODO DE PERFORACIONSECCION COMPLETASECCION COMPLETAHORADAR (BORING-TBM)HORADAR (BORING-TBM)

TUNELESTUNELES

2.- ATAQUE 2.- ATAQUE CON GALERIA DE AVANCE Y BANQUEOCON GALERIA DE AVANCE Y BANQUEO

El ataque con galería de avance y banqueo, básicamente consiste en excavar primero una galería de una sección transversal mucho menor que la del túnel completo y posteriormente se excava, ya sea en una sola operación o con operaciones combinadas, la sección restante, atacándola como si fuera un banco, bien sea con barrenación horizontal, vertical o combinada.

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El sistema de ataque por galería de avance y posterior banqueo, tiene múltiples variantes que se diferencian entre sí básicamente por la posición de la galería con respecto al túnel, pudiendo ser:

a) Galería superior, b) Galería central,c) Galería inferior,d) Galería lateral, etc.

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VENTAJASVENTAJAS

Se elimina la necesidad de plataformas de perforación complicadas (jumbos), aún en túneles muy grandes de gran altura, puesto que la galería superior se perfora con perforadoras de pierna auxiliadas por diversos elementos, como tarangos, banquellos, arañas, etc., en tanto que el banco se puede barrenar vertical y horizontalmente empleando perforadoras de carro equipadas con ruedas u orugas.

Con la galería de avance excavada con bastante anterioridad al resto de la sección se obtiene un muy oportuno conocimiento del carácter, naturaleza y propiedades de la roca, localizándose las zonas falladas y de derrumbes, lo que permite planear y colocar con oportunidad los ademes y además elementos de protección , cuya necesidad es mas marcada en las zonas inmediatas a la clave del túnel.


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VENTAJASVENTAJAS

La galería de avance puede ser excavada de dimensiones adecuadas para dejar con anticipación amacizado y ademado el techo del túnel, con lo que las posteriores operaciones de banqueo pueden ser conducidas rápidamente y sin interrupciones.

Las operaciones de barrenación, tronado y rezagado correspondientes al banqueo se realizan bajo un techo adecuadamente amacizado y sostenido con ademes y pernos de anclaje, cuando estos últimos dispositivos resultan necesarios.


VENTAJASVENTAJAS

Los trabajos de banqueo se realizan en condiciones muy favorables, pudiéndose variar el grado de fragmentación, disminuyendo el metraje de barrenación y el consumo específico de explosivos, ya que al disponerse de espacio se puede utilizar equipo excavador de mayor capacidad nominal, por lo que las limitaciones de la fragmentación del material, impuestas por el equipo de rezagado se eliminan o reducen en forma notable.

En los casos en que el banqueo se practique por medio de barrenos verticales la barrenación se puede conducir independizándola de las tronadas y rezagados, puesto que se podrá organizar una barrenación continua a lo largo del túnel.


El costo de las operaciones de banqueo se puede abatir en forma considerable por medio de barrenación horizontal muy profunda, dentro de las limitaciones del equipo de barrenación disponible. Sabido es que al aumentar la altura de un banco, los costos de explotación por metro cúbico de roca se reducen en forma considerable.

VENTAJASVENTAJAS

TUNELESTUNELES

DESVENTAJASDESVENTAJAS

Si por cualquier circunstancia el banqueo no puede ser ejecutado en forma continua a partir de un solo frente que por lo general será uno de los portales del túnel, se presentará la necesidad de instalar, desmantelar y reinstalar varias veces las líneas o ductos de conducción del aire comprimido, agua, etc.

El rezagado continuo no será posible en el caso de organizar una barrenación horizontal.

Deberá disponerse de dos carriles diferentes para el tránsito de los vehículos de transporte de la rezaga, a fin de poder sacar el máximo partido a las posibilidades y ventajas inherentes a las operaciones de banqueo.


DESVENTAJASDESVENTAJASPara poder practicar la barrenación vertical de banqueo, el piso que fuera de la galería, deberá ser limpiado de escombros y rezaga, e incluso, los barrenos deberán ser provistos de ademe protector en su parte superior para facilitar tanto la operación de barrenación en sí, como para evitar posteriores caídos que obstruccionen los barrenos impidiendo o dificultando su carga.

La barrenación vertical solamente resultará eficiente en su grado óptimo, si se dispone de perforadoras de carro equipadas con ruedas u orugas ( en general perforadoras pesadas).


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DESVENTAJASDESVENTAJAS

El grado de fragmentación deberá ser controlado por medio del empleo de detonadores retardantes de tiempo.

Se obtendrá un piso irregular.


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Interior del túnel desde su boca donde se aprecia la disposición de las cerchas del sostenimiento y el revestimiento

TUNELESTUNELES


Esquema ilustrando el procedimiento de galería y banqueo, en sus diversas alternativas

TUNELESTUNELESANALISIS DE COSTOS DE EXCAVACIONES ENANALISIS DE COSTOS DE EXCAVACIONES ENTUNELES EN ROCATUNELES EN ROCA

1. Instalación del equipo de barrenación (jumbo y perforadoras) y barrenación del frente.

2. Poblado y tronado del frente, previo retiro del equipo de barrenación.

3. Ventilación después de la tronada, para eliminación de los gases y polvo tóxico.

4. Rezagado y transporte de la roca tronada, previo amacizado. 5. Bombeo del agua filtrada, cuando esto sea necesario.6. Erección de las estructuras de ademe para sostener el techo

y paredes, cuando esto sea necesario, y trabajos de afine.7. Colocación de las formas para los colados de concreto. (Esta

operación queda fuera de lo discutido en este capítulo).8. Revestimiento de los túneles por medio de concreto.

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SECCIONES DE LOS TUNELESSECCIONES DE LOS TUNELES

Vista de la entrada del túnel de Gongolas en el tramo 2 del Canal de Navarra

TUNELESTUNELES

SECCIONES DE LOS TUNELESSECCIONES DE LOS TUNELES

Vista del interior del túnel desde la boca ejecutado en su fase de avance

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ESQUEMASESQUEMAS

HERRADURAPara llevar agua

BAULPara carretera

TUNELESTUNELES

ESQUEMASESQUEMAS

CIRCULARComo tubería

RECTANGULARPara galería

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OTROS PARA FERROCARRILES Y CARRETERASOTROS PARA FERROCARRILES Y CARRETERAS

Paraguas ligero con barra de 32 mm.

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Perfil geométrico del túnel

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El túnel de Gobantes

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PARA MINERIA - GALERIASPARA MINERIA - GALERIAS

Túnel tipo minero usado para ingeniería civil como galería

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OTROS EQUIPOSOTROS EQUIPOS

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INTRODUCCIONINTRODUCCION

Las excavaciones subterráneas con uso de explosivos tienen mucha relevancia.

Hay que obtener por efecto de la voladura dos consecuencias importantes:

1ra) La roca debe quedar triturada para que sea fácilmente manipulada y eliminada.

2da) Las caras que quedan formando la geometría del túnel deben quedar lo más fijas posible.

EXCAVACIONES DE TUNELES DE SECCIÓNEXCAVACIONES DE TUNELES DE SECCIÓNDe 1 mDe 1 m22 a 60 m a 60 m22

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ELEMENTOS QUE INTERVIENEN EN LA VOLADURAELEMENTOS QUE INTERVIENEN EN LA VOLADURA

1.Rocas (tipos).

2.Explosivos y Accesorios.

3.Barrenado y poblado.

4.Formación de la geometría a excavar efectuando caras libres, llamados taladros de alivio.


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NOMENCLATURA DE TALADROS EN UN TUNELNOMENCLATURA DE TALADROS EN UN TUNEL

1. Arranque son los taladros centrales, ubicados en el centro de figura.

2. Ayudas llamados también dextrosas vienen a ser los taladros que circundan a los arranques.

3. Cuadradores son los taladros ubicados en los hastiales (lado derecho e izquierdo).

4. Alzas son los que se sitúan en la zona de la bóveda del túnel.

5. Arrastres están ubicados en la zona del piso.


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PROCESO DE LAS VOLADURASPROCESO DE LAS VOLADURAS

El diseño del poblado es lo más importante en la economía del valor constructivo de un túnel.

A) Cálculo del volumen de Roca V = SV = S..LLV = Volumen de roca (m3) S = Area de la sección (m2)

L = Longitud del taladro (m)

B) Determinar el factor de carga en Kg por metro cúbico. Ver Tablas.


Area del Túnel (m2)

Factor Carga (Kg/m3). Fc

De 1 a 5De 5 a 10De 10 a 20De 20 a 30De 30 a 40De 40 a 50De 50 a 60

2.60 a 3.202.00 a 2.601.65 a 2.001.50 a 1.751.20 a 1.651.00 a 1.350.80 a 1.20

1.80 a 2.301.40 a 1.801.10 a 1.400.85 a 1.200.75 a 1.100.65 a 1.000.50 a 0.75

1.20 a 1.601.00 a 1.300.70 a 1.000.55 a 0.800.40 a 0.600.35 a 0.500.30 a 0.40

TIPO I TIPO II TIPOIII

TABLATABLA

TUNELESTUNELES


TUNELESTUNELES


C) Calcular el peso del explosivo

W = Fc.VW = Fc.V

W = Peso del explosivo (Kg) Fc = Factor de carga (Kg/m3) V = Volumen de roca (m3)


TUNELESTUNELES


D) Calcular el número de taladros a perforar (dos formas)N =N = P/E + K.SP/E + K.S

N = número de taladros P = perímetro de la sección(se calcula el perímetro siempre con la formula P= 4 √ S) (mts) E = Espaciamiento promedio entre los taladros (m) y esta dado

por lo siguientes valores: 0.50 a 0.55m para rocas TIPO I 0.60 a 0.65m para rocas TIPO II 0.70 a 0.75m para rocas TIPO III

S = Area de la sección (m2) K = factor de roca, adopta los

siguientes valores:


K Tipo de Roca

2.0 I

1.5 II

1.0 III

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E) Elección de Arranque

Métodos de Arranque – Su objetivo es fundamental porque sirve para obtener liberación en las caras libres, en el disparo inicial, ya que el arranque es el que inicia la tronada.


TUNELESTUNELES


ARRANQUES MAS USADOS

Arranque“Pata de Gallo”

Arranque“Michigan”

Arranque“Coromant”(2 Almos)

Arranque“Coromant”(4 Almos)

TUNELESTUNELESOTROS ARRANQUES USADOS

TUNELESTUNELES


F) Distribución de los taladros con números se distribuye los taladros cargados en la sección.

Se puede usar la siguiente nomenclatura:

Nombre de Taladros:1 Alivio2 Arranque3 Ayudas4 Cuadradores5 Alzas6 Arrastres o Pisos


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G) Carga promedial por taladro X =X = W/N/N

X = Carga promedio W = peso del explosivo en Kg.

N = Número de taladros


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H) Se puede distribuir la carga promedial para cada tipo de taladro de la siguiente manera:

Alivio sin cargaArranque de 1.3 a 1.5 veces X Kg/taladroAyudas de 1.0 a 1.2 veces X Kg/taladroCuadradores de 0.8 veces X Kg/taladroAlzas de 0.8 veces X Kg/taladroArrastres de 1.1 veces X Kg/taladro

NOTA: Saber el peso de los cartuchos de dinamita en el Mercado.


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