Post on 26-Sep-2018
ESTUDIOS DE INGENIERIA DEL TUNEL MARCAVALLE EN LA VIA DE EVITAMIENTO LA OROYA - PERU
ANTONIO SAMANIEGOORLANDO FELIXCARLOS SOLDI
◊ La vía de evitamiento La Oroya, evitará que el
tráfico de Lima a Cerro de Pasco y/o Tarma pase
por la ciudad de La Oroya
◊ La longitud de la vía es de 14.2km, que incluye 2
intercambios viales
◊ La vía de evitamiento comprende 5 puentes y 2
túneles
◊ El Proyecto corresponde al Diseño Definitivo de
los Túneles y Puentes
El Proyecto
Km. 14+638.67 = km. 4+700Carretera La Oroya-Cerro de Pasco
Puente Curipata
VIA DE EVITAMIENTO
Tunel Marcavalle
Puente Shinca
Tunel Shinca
Puente Tambo
Km. 0+000 = km. 162+500Carretera Central
Distribuición
Del
Proyecto
Alcance de los Trabajos
Programación y ejecución del programa de
investigaciones de campo
Definición del trazo definitivo de la vía en cada puente
y túnel
Diseño a nivel definitivo de los puentes y túneles
Elaboración de expedientes de licitación
Datos básicos
• Temperaturas: 9.1 ºC media anual, 23.3 ºC máxima instantánea
y - 4.4 ºC mínima instantánea
• Altitud: entre 3,770 y 4,000 msnm
• Precipitación: 577.5 mm media, 35.9 mm máxima en 24 horas
• Dimensiones principales:
Puente intercambio N°1Puente CuripataPuente TamboTúnel MarcavalleTúnel ShincaPuente ShincaPuente Intercambio N°2
ESTRUCTURA DIMENSIONES
14.5 m.71 m.
170 m.1330 m.
141 m.140 m.40 m.
TUNELES - INTRODUCCION
• Las dimensiones generales de los túneles son:
• Se limitó pendiente en el túnel a 3.5% para mayor seguridad
vial y reducir riesgo de incendios
• Se limitó radio mínimo de curvas en el túnel a 900m. por
motivos de visibilidad
• Sólo el túnel Marcavalle tendrá ventilación, iluminación,
sistema contra incendio y comunicaciones
• Ambos túneles tendrán sistemas de señalización
Túnel Longitud Ancho Alto Sección Revestimiento(m) (m) (m) (m2)
Marcavalle 1,330 9.8 7.1 58.59 Concreto Shinca 141 9.8 7.1 58.59 Shotcrete
Investigaciones Geológicas y Geotécnicas Túneles
• Interpretación de Información Satelital y Aerofoto
• Mapeo Geológico de la Zona del Proyecto. Esc. 1:50,000
• El Mapeo Geológico del Trazo de los túneles se realizó a escala1:2000, y el de los portales a escala 1:200
• Perfiles de Refracción Sísmica y Sondajes Eléctricos
• Perforaciones Diamantinas con Profundidades de 20 - 160 m.
• Pruebas de Campo: Carga Puntual, Esclerometría, Dilatometría,Orientación de Testigos, Permeabilidad Lugeon, Registros RMRy Q
• Ensayos de Mecánica de Rocas: Corte Directo, CompresiónTriaxial, Compresión Uniaxial, propiedades elásticas,Propiedades Físicas, Tracción.
Túnel Marcavalle. Sección Típica - Criterios
• Capacidad de Tránsito requerida en los túneles
• Ancho y características de la calzada
• Dimensiones para veredas y zonas de estacionamiento
• Espacio para ductos, tuberías, cables
• Drenaje transversal y longitudinal
• Ubicación de la iluminación y señales de tráfico
• Espacio para ventiladores
Tipos de Roca
Roca Tipo II(Masa Rocosa de Buena Calidad)
Roca Tipo III(Masa Rocosa de Calidad Media)
Roca Tipo IV (Masa Rocosa de Mala Calidad)
Roca Tipo V (Masa Rocosa de Muy Mala Calidad)
Rocas muy alteradas, con estratificación muy delgada, fracturación intensa, con las juntas o diaclasas rellenas de material arcilloso, intercaladas con estratos de rocas suaves.RMR < 25
NOTA: Las zonas de los portales hasta los primeros 50 a 100 m de ambos túneles, y las zonas de falla que atraviese la excavación, serán tratadas como masas rocosas de Tipo V.
Calizas sanas, estratificadas y con escaso fracturamiento.
RMR > 60
Calizas ligeramente intemperizadas, estratificadas y fracturadas.
60 > RMR > 40
Calizas alteradas, con estratificación delgada, fracturación media a intensa, con intercalaciones de estratos de rocas suaves.
40 > RMR > 25
Secuencia de Excavación• Avance del frente del túnel, en tres etapas:
Remoción del piso
de trabajo
empleado durante
la excavación
de los túneles, hasta
alcanzarse
la cota de diseño
del piso final.
• Para cada etapa de la excavación, se instalará el refuerzo necesario de acuerdo con la calidad de la masa rocosa que se encuentre.
La parte superior
del túnel
hasta la bóveda,
con 4 m de altura
y 7 m. de ancho
en el piso
La parte inferior de la
sección transversal
en dos etapas,
hasta un piso de trabajo
temporal a ubicarse
entre 0.70 y 1.0 m por
encima del piso final de la
excavación
Secuencia de Excavación
4.30 m
SEGUNDA ETAPA
5.50 m
8.30
m
PRIMERA ETAPA
Vista Isométrica de la Secuencia de Excavación recomendada para los túneles
Tipo de roca RMR GSI Calificación
II 61-80 60 Buena
III 41-60 45 Regular
IV 21-40 30 Mala
V <20 10 Muy mala
Valuación de Calidad del Macizo Rocoso
Tipo de Roca mb s a
II 2.40 0.0120 0.50
II 1.40 0.0020 0.50
IV 0.82 0.0000 0.50
V 0.40 0.0000 0.60
Valores de los parámetros de resistenciadel macizo rocoso
Tipo de Roca Em(MPa)
R. Poisson G (MPa)
II 14,900 0.20 6,200
III 6,300 0.25 2,500
IV 2,600 0.25 1,000
V 800 0.30 300
Valores del módulo de elasticidad, Relación dePoisson y Módulo de Rigidez del macizo rocoso
Análisis Estructural del Túnel
Pasos utilizados para similar la secuencia de excavación:
• 0 → 1 Estado inicial
• 1 → 2 Excavación del techo del túnel (corona)
• 2 → 3 Se coloca shotcrete temporal en el techo del túnel y seinstalan pernos de anclaje. Dado que el shotcrete esreciente. Para el modelamiento se redujo la resistencia ymódulo de deformación a E’= 10GPa para simular esteefecto mientras que los pernos se modelaron aresistencia completa.
• 3 → 4 Excavación de banco del hastial izquierdoy del piso (invert)
Análisis Estructural del Túnel
• 4 → 5 Se coloca shotcrete en hastial excavado y se instalan lospernos de anclaje según diseño para cada tipo de roca.Para esta etapa se modela el shotcrete del techo aresistencia completa mientras que el shotcrete del hastialse modela a resistencia y módulo de deformaciónreducida. Se repite el proceso de manera similar para laexcavación del banco del hastial derecho siguiendo losmismos conceptos de resistencia y módulo dedeformación.
• 5 → 6 Se modela la capa total de shotcrete a resistencia ymódulo de deformación completa.
• 6 → 7 Se instala el revestimiento final se modela a resistenciatotal se asume que el shotcrete temporal esta deterioradoy todas los esfuerzos han sido transferidos al revestimientofinal.
Excavación y Refuerzo por Tipo de Roca
• 3 m de avance por disparo• Pernos de Anclaje de 25 mm diám. - 3 m long., cementados e instalados ocasionalmente
(cuando se requiera)• 50 @ 75mm de Shotcrete
11 m
4.00 m
TERCERA ETAPA
8.40 m
PRIMERA ETAPA
SEGUNDA ETAPA
Roca Tipo II
Excavación y Refuerzo por Tipo de Roca
• 2 a 3 m de avance por disparo• Pernos de Anclaje de 25 mm diám. - 3 m long., cementados y espaciados a 2.0 m en ambas direcciones• Una capa de malla de acero electrosoldada• 75 @ 100 mm de Shotcrete
Roca Tipo III
4.00 m
PRIMERA ETAPA
8.40 m
11 m
SEGUNDA ETAPA TERCERA ETAPA
Excavación y Refuerzo por Tipo de Roca
• 1.50 m de avance por disparo• Pernos de Anclaje de 25 mm diám. - 4 m long., cementados y espaciados a 1.5 m en ambas direcciones• Una capa de malla de acero electrosoldada• 100 @ 150 mm de Shotcrete• Cerchas de acero reticuladas, espaciadas a 1.5 m
Roca Tipo IV
11 m
SEGUNDA ETAPA
4.00 m
PRIMERA ETAPA
8.40 m
TERCERA ETAPA
Excavación y Refuerzo por Tipo de Roca
• 0.8 - 1.0 m de avance por disparo• Pernos de Anclaje de 25 mm diám. - 5 m long., cementados y espaciados a 0.8 m en ambas direcciones• Una capa de malla de acero electrosoldada• 150 @ 200 mm de Shotcrete• Cerchas de acero reticuladas, espaciadas a 0.8 m
Roca Tipo VPRIMERA ETAPA
11 m
5.00 m
CUARTA ETAPA
SEGUNDA ETAPA TERCERA ETAPA
6.00 m
Monitoreo GeotécnicoSistema de Monitoreo Integrado del Túnel
• Monitoreo de Deformación
• Evaluaciones de Nivelación
• Dimensiones del perfil (Verificación de perfil y curvatura
• Setting Out
• Red Geodésica
• Control mediante laser
Sistema de Control mediante laser
Control de alineamiento de cerchas en el túnel
Instalaciones Auxiliares Túnel MarcavalleSistema de Ventilación - Demanda de Aire
2000 2010 2020 2000 2010 2020 2000 2010 2020
Emisión (m3/h ó mg/h) 23.17 37.74 61.51 2.45 4.00 6.52 605,339 986,285 1,607,280Límite Máximo Permisible
Caudal de aire necesario (m3/h) 182,773 297,794 485,294 258,150 420,607 685,434 403,559 657,524 1,071,520
Qreq (m3/s) 51 83 135 72 117 190 112 183 298Velocidad del aire en el túnel (m/s) 0.85 1.38 2.25 1.20 1.95 3.17 1.87 3.04 4.96
Parámetros CO (m3/h) NOx (m3/h) Hollín (mg/h)
200 ppm 15 ppm 1.50 mg/m3
Instalaciones Auxiliares Túnel MarcavalleSistema de Ventilación - Criterios de Diseño
• El aire circulará desde el portal de salida hacia el portal de entrada, por efectode la pvn.
• El Túnel Marcavalle, por su longitud, requiere de un sistema de ventilaciónmecánico.
• Dilución del monóxido de carbono, gases nitrosos y hollín a niveles máximospermisibles (200 ppm, 15 ppm y 1.5 mg/m3 respectivamente)
• La demanda máxima corresponde al año 2020: Se requiere una velocidad de5 m/s para la dilución del hollín (visibilidad)
• Para emergencias (incendio en el túnel), se ha considerado una velocidad delaire de 8 m/s.
• El sistema comprende 13 estaciones de ventilación equipadas con dosimpulsores (jet-fans) de 1.5 m de diámetro externo cada una, espaciadas cada100 m a lo largo del túnel.
Túnel Marcavalle Perfil del Sistema de Ventilación
Cada estación consta de dos impulsores (jet fans) de 1500 mm de diámetro externo,
equpados con motores de 20 kW c/u y fijados a la bóveda del túnel
Distribución de las estaciones de ventilación a lo largo del Túnel Marcavalle
FLUJO DE AIRE
100 m 100 m
Portal deSalida
100 m 100 m 100 m 150 m 60 m
Entrada
100 m 60 m 60 m
Portal de
Túnel Marcavalle. Ubicación de Ventiladores
Límite de la excavación
Ventiladores de1500 mm de diam. ext.,espaciados cada 100 m 7.10 ma lo largo del eje del túnel
9.00 m
11 m
5.30
m
9.80 m
Iluminación - Criterios de Diseño• Se diseñó para que el tráfico se aproxime, atraviese y salga del túnel a
velocidad apropiada
• La intensidad de la iluminación se definió por tramos, contados desde los
portales.
• Las luminarias se instalarán colgadas de la bóveda del túnel a una altura
de 5 m. sobre la calzada.
• Luminarias tipo Vapor de Sodio de Baja Presión.
• Alimentadores en bandejas metálicas ubicadas en canaletas bajo piso.
Acceso Umbral (60m)
1raTransición(100m)
2da Transición
(100m)
Interior
Luminancia cd/m2 3,500 188
79 36 7
N° de lámparas de 91W
224x2
160x2 66x2 102
Túnel Marcavalle Agua Contra Incendio - Criterios de Diseño
• Se seleccionó un sistema aislado provisto de 2 tanques de
abastecimiento de 60 m3 cada uno.
• Cuenta con 2 bombas de 500 GPM cada una, una accionada por un motor
eléctrico y otra por un grupo diesel. Adicionalmente cuenta con una
bomba jockey para mantener presión en el sistema.
• Permite una presión mínima de 6 atm y abastecer hasta 1200 l/min
• Se dispondrá cada 100 m, de gabinetes provistos de mangueras de 60 m
cada una y de extintores de polvo seco.
• El sistema está dimensionado para que 2 suministradores contiguos
puedan abstecer hasta 1200 l/m a una presión de 0.6 a 1.2 MPa.
Túnel Marcavalle. Suministro Eléctrico
• Línea de transmisión de aproximadamente 1 km desde la SE Alambrón en
Huaymanta, a 11KV, y que en el futuro operará a 10KV.
• Para emergencias grupo diesel y sistema de baterías como back up.
• La distribución será en tensiones de 480V y 230V.
• El sistema está capacitado para abastecer una carga de hasta 850kW.
• La demanda de iluminación será 105kW de día y 18kW de noche.
• En emergencia, los 15min iniciales se abastecerán con baterías,
posteriormente abastecerá el grupo diesel con autonomía de 24 horas.
Túnel Marcavalle. Seguridad y Control
• Caseta de control
• Sistema de detección de incendio
• Sistema de detección de polución
• Sistema de ventilación
• Manual de mantenimiento
• Sistema de control de altura de vehículo
ESTUDIO DE IMPACTO AMBIENTAL
• Ha sido establecida teniendo en cuenta los límites de las microcuencas
• Su influencia ha sido determinada por la interacción de los parámetros bióticos, físicos y socioeconómicos
• Comprende las provincias de Yauli (Yauli, Paccha, San Cristóbal de Sacco, La Oroya y Huayhuay) y Tarma (Tarma)
AREA DE INFLUENCIA INDIRECTA
AREA DE INFLUENCIA DIRECTA
Espacio geográfico que podría ser modificado o alterado en forma directa por las diferentes actividades a ejecutar por el proyecto durante sus diferentes fases (pre-ejecución, construcción, operación)
Principales Impactos Ambientales Túneles
• Incremento del ruido y partículas por acción de explosivos
• Alteración de los lugares de nidificación
• Construcción de accesos (Alteración de vegetación, riesgo de
erosión)
• Riesgo de deslizamientos y derrumbes
• Incremento del riesgo de accidentes
• Alteración de las actividades educativas (Túnel Shinca)
• Interferencia con las actividades ferroviarias (Túnel Shinca)
• Alteración de las condiciones socioeconómicas de La Oroya y
poblaciones adyacentes
Medidas de Mitigación - Túneles
• Reacondicionamiento integral de los accesos construidos
• Diseño específico para depósito de desmontes de la excavación
• Traslado temporal de las actividades en escuela (Túnel Shinca)
• Colocación de mallas de protección en lugares de trabajo (laderas)
• Estructuración del Plan de Compensación a las afectaciones
• Estructuración de previsiones para el tránsito ferroviario