UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE FACULTAD DE INGENIERA DEPARTAMENTO INGENIERA GEOGRFICA

LA CONSTRUCCIN DE COLECTORES DE AGUAS LLUVIAS POR EL MTODO TNEL LINER BAJO LA PERSPECTIVA DEL INGENIERO DE EJECUCIN EN GEOMENSURA

TRABAJO DE TITULACIN PRESENTADO EN CONFORMIDAD A LOS REQUISITOS PARA OBTENER EL TITULO DE INGENIERO DE EJECUCIN EN GEOMENSURA

Profesor Gua JOS JARA HENRQUEZ

MAURICIO AVALOS PLAZA ISAAS VIVAR JOFR

2005

RESUMENEn los ltimos aos nuestro pas se ha visto afectado de manera considerable producto de los temporales de invierno (lluvias), los cuales dejan como saldo zonas inundadas generadas por la mala evacuacin de los colectores de aguas lluvias existentes o en algunos casos debido a la carencia de stos. Debido a lo anterior ha sido necesario legislar al respecto, por lo que el ao 1997 se aprob la Ley N 19.525, en donde se seala que el Estado es el encargado de velar por la existencia de sistemas de evacuacin y drenaje de las aguas lluvias. Para ello se deben elaborar los Planes Maestros de Evacuacin de Aguas Lluvias. Los Planes Maestros significan una gran cantidad de obras destinadas a ejecutarse en zonas urbanas, por lo que se deben considerar en la mayora de los casos mtodos de construccin que minimicen los impactos ambientales y que no perturben el normal desarrollo de una ciudad. Uno de los mtodos que permite disminuir los impactos producidos al momento de ejecutar las obras, es el mtodo Tnel Liner, el cual permite desarrollar los trabajos de manera subterrnea sin alterar en normal funcionamiento de la zona urbana. El sistema constructivo del Tnel Liner al igual que las dems alternativas de construccin se debe regir por procedimientos que permitan ejecutar los trabajos de acuerdo a los requisitos de calidad establecida, por lo que se debe contar con Especificaciones Tcnicas Generales y/o Especiales dependiendo de las caractersticas peculiares de cada obra, de manera que se contemple en cada una de las partidas una modalidad de trabajo habitual.

Tambin se debern considerar Normas Tcnicas declaradas como oficiales por decreto de gobierno con objeto de ajustar los productos u obras a un determinado estndar de calidad. Palabras claves: Colector de Aguas Lluvia; Tnel Liner; Topografa; Construccin.

ABSTRACT In the last years our country is had affected sight of

considerable way product of the winter weathers, as they leave as to balance flooded zones generated by the bad evacuation of collectors of waters existing rains or in some cases due to the deficiency of these. Due to the previous thing has been necessary to legislate on the matter, reason why year 1997 the Law N 19525 was approved, in where it is indicated that the State is the one in charge of guarding by the existence of systems of evacuation and drainage of waters rains. For it they are due to elaborate the Masterful Plans of Water Evacuation Rains. Masterful plans mean a great amount of works destined to execute itself in urban zones, reason why they are due to consider in most a city. One of the methods that allows to diminish the impacts produced at the time of executing works, are the method Tunnel Liner, which allows to develop the works of underground way without to alter in normal operation of the urban zone. The constructive system of the Liner Tunnel to just as the other alternatives of constructions one is due to prevail by procedures that allow to execute the works according to the requirements of established quality, reason why one is due to count on Engineering specifications Special generals and/or depending on the peculiar of the cases construction methods that diminish the environmental impacts and that no disturb the normal development of

characteristics of each he builds, so that a modality is contemplated in each one of the games of habitual work. Also will have to consider declared Practical standards like officials by government decree with object to fit to the products or works to standard determining of quality. Words Keys: Collector of rains waters; Tunnel Liner;

Topography; Construction.

NDICE Resumen Abstract ndice ndice de Figuras ndice de Tablas CAPITULO I: INTRODUCCIN................................................ 10 Generalidades..........................................................................10 1.1 Planteamiento del Problema ............................................11 1.2 Hiptesis.......................................................................12 1.3 Objetivos ......................................................................12 1.4 Justificacin Bibliogrfica.................................................13 1.5 Ubicacin del Proyecto ....................................................14 CAPITULO II: METODOLOGA ................................................ 16 Generalidades........................................................................16 2.1 La Urbanizacin y los Colectores de Aguas Lluvias..........................................................................16 2.2 Tneles, Funciones y Necesidades ....................................17 2.2.1 Clasificacin de los Tneles ................................. 18 2.2.2 Diseo de un Tnel............................................. 18 2.2.3 El Sistema Constructivo de un Tnel..................... 23 2.3 Tnel Liner ....................................................................28 2.3.1 Fundamentacin del tnel liner ............................ 29 2.3.2 Formatos .......................................................... 30 2.3.3 Componentes .................................................... 31 2.3.4 Detalles y seccin transversal .............................. 33

2.4 Especificaciones Tcnicas Generales .................................37 2.4.1 Excavacin General de Tneles ............................ 37 2.4.2 Estructura tnel liner .......................................... 40 2.4.3 Hormign de Revestimiento................................. 44 2.4.4 Inyecciones en tneles........................................ 47 2.4.5 Mallas de Refuerzo ............................................. 48 2.5 Topografa Aplicada ........................................................48 2.5.1 Topografa de Superficie ..................................... 48 2.5.2 Topografa Subterrnea ...................................... 56 CAPITULO III: DESARROLLO ................................................. 60 Generalidades........................................................................60 3.1 Proyecto Colector SAB Complementario 1. ........................62 3.2 Descripcin y caractersticas de la segunda etapa colector SAB Complementario 1. .............................63 3.3 Metodologa Constructiva del Colector SAB Complementario 1..........................................................67 3.3.1 Estudio topogrfico previo ................................... 69 3.3.2 Construccin de pozos de ataque ......................... 75 3.3.3 Construccin del tnel liner ................................. 78 CAPITULO IV: DISCUSIN..................................................... 89 CAPITULO V: CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES............ 95 ANEXOS............................................................................... 100 REFERENCIAS...................................................................... 101

NDICE DE FIGURAS

Fig. N1 Funciones de un Tnel........................................... 17 Fig. N2. Factores que influyen en un Tnel ......................... 18 Fig. N3 Secciones Tipo ..................................................... 21 Fig. N4 Esquema del sistema constructivo .......................... 23 Fig. N5 Mtodos de Excavacin ......................................... 25 Fig. N7 Dimensiones de las planchas.................................. 30 Fig. N8 Geometras de las planchas ................................... 31 Fig. N9 Isomtrica de la plancha ....................................... 31 Fig. N10 Sistema de fijacin en las planchas ....................... 33 Fig. N11 Detalle de las Plancha ......................................... 34 Fig. N12 Planchas en funcin del dimetro.......................... 35 Fig. N13 Tramos del proyecto ........................................... 61 Fig. N14 Pozo de ataque con huinche ............................... 797 Fig. N15 Replanteo en los pozos ........................................ 79 Fig. N16 Orientacin al interior del pozo ........................... 810 Fig. N17 Eje y gradientes del tnel .................................... 81 Fig. N18 Avance de las planchas...................................... 832 Fig. N19 Chequeo del anillo .............................................. 83 Fig. N20 Inyeccin de mortero ........................................ 854 Fig. N21 Traslado de ejes ................................................. 85 Fig. N22 Malla ACMA...................................................... 857 Fig. N23 Shotcrete proyectado ........................................ 885

NDICE DE TABLASTabla N1 Estructuras. Modelo Circular ................................ 36 Tabla N2 Propiedades plancha de acero con 2 pestaas........ 41 Tabla N3 Dosificaciones.................................................... 47 Tabla N4 Tramos Autopista AVS ........................................ 60 Tabla N5 Pozos y chimeneas en Tnel N 1......................... 64 Tabla N6 Resumen de cotas en Tnel N 1 ......................... 64 Tabla N7 Pozos y chimeneas en Tnel N 2......................... 65 Tabla N8 Resumen de cotas en Tnel N 2 ......................... 65 Tabla N9 Pozos y chimeneas en Tnel N 3......................... 66 Tabla N10 Resumen de cotas en Tnel N 3........................ 66 Tabla N11 Longitud de cada tramo .................................... 67 Tabla N12 Coordenadas Cmaras de Inspeccin .................. 76

CAPITULO I: INTRODUCCIN

Generalidades Cada ao en Chile la llegada de la temporada de lluvias trae consigo un sin nmero de cuestionamientos a los Sistemas de Evacuacin de Aguas Lluvias existentes, esto es consecuencia directa de la carencia de polticas que regulen su funcionamiento. Tal es el impacto que ocasiona la poca eficacia de los sistemas de evacuacin de aguas lluvias a nivel nacional, que ha sido necesario modificar las leyes que existan desde los aos 80, poca en que se privatizaron los Servicios Nacionales de Obras Sanitarias (SENDOS) y se transformaron en las Empresas de Servicios Sanitarios, aprobando durante el ao 1997 la Ley de Aguas Lluvias N 19.525, la cual entre sus implicancias entrega responsabilidades a los Ministerios de Obras Pblicas y de Vivienda y Urbanismo para que se encarguen de la planificacin, sistemas de estudio, evacuacin proyeccin, y drenaje construccin, de las reparacin, lluvias mantencin y mejoramiento de las Redes Primarias y Secundarias del aguas respectivamente. As es como aparece la Direccin de Obras Hidrulicas (D.O.H.), perteneciente al Ministerio de Obras Pblicas, en reemplazo de la Direccin de Riego. La principal tarea que le es asignada es elaborar los Planes Maestros para la evacuacin de aguas lluvias de las ciudades con ms de 50 mil habitantes, desarrollando as alrededor de 30 planes a lo largo de todo el territorio nacional. Esto ltimo genera necesariamente una gran cantidad de obras destinadas a la construccin de colectores de aguas lluvias en zonas

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urbanas. Por ello se deben considerar los aspectos de impacto ambiental y vial, los asentamientos urbanos, ruidos, vibraciones, contaminacin con polvos, etc., debiendo entonces considerar para tal efecto ptimos y/o diseos de ingeniera, con sus mtodos constructivos tcnicas tradicionales particulares. Hasta hace un par de aos, la Direccin de Obras Hidrulicas contemplaba la ejecucin de los trabajos segn el mtodo tradicional de construccin en colectores de aguas lluvias, es decir el mtodo a cielo abierto. Pero debido a que tanto los diseos y procedimientos han experimentado un notable y rpido avance e innovacin, la D.O.H. esta aceptando soluciones alternativas de construccin propuestas por parte de las empresas que participan en los procesos de licitacin. Estos sistemas constructivos alternativos, como lo es el mtodo subterrneo o tuneleado, es aceptado bsicamente debido a que hace posible la ejecucin de las obras casi sin perturbar el normal desarrollo de una ciudad, adems de la economa que esta metodologa implica. 1.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA La puesta en marcha de las labores destinadas a construir las nuevas infraestructuras urbanas en la regin metropolitana originan una serie de trabajos. Dentro de las principales obras que se estn llevando a cabo en Santiago, se encuentra la construccin de la autopista Amrico Vespucio Sur, que contempla la ejecucin de vas modernas de circulacin vehicular y de colectores de aguas lluvias. especiales especificaciones

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El emplazamiento de estas obras implica ocupar temporalmente algunas avenidas y calles de uso masivo, como por ejemplo la Avenida Amrico Vespucio, Panamericana Norte, Gran Avenida y Santa Rosa entre otras. Estas avenidas tienen diariamente un flujo vehicular importante, por lo que suspender el flujo se traduce en grandes congestiones y molestias a los usuarios. Esto ltimo ha fomentado entonces la innovacin en materias de construccin, y es por ello que actualmente se esta aplicando en las obras de colectores de aguas de gran dimetro en zonas urbanas, un mtodo especifico denominado Tnel Liner y que consiste en estructuras flexibles que permiten el armado completo desde el interior de la excavacin subterrnea. De esa manera se minimizan los efectos negativos provocados por las labores constructivas. 1.2 HIPTESIS La aplicacin de nuevas tecnologas de construccin de tneles urbanos y la adaptacin de la topografa a stos permiten desarrollar la construccin de tneles de manera rpida y no invasiva. 1.3 OBJETIVOS Objetivos Generales El tema expuesto espera generar una verdadera herramienta de apoyo para el Ingeniero de Ejecucin en Geomensura, desde el punto de vista que le permitir identificar claramente las etapas en donde y como debe intervenir en lo que respecta a todo el proceso de construccin de colectores mediante la aplicacin del mtodo Tnel Liner.

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Adems, se espera que ste adquiera conocimientos adecuados en lo concerniente a las nuevas metodologas constructivas y los materiales que se utilizan, lo que sin duda le permitir compartir criterios de trabajo con los dems profesionales de las distintas disciplinas que intervienen en el proyecto. Objetivos Especficos - Analizar las Obras Subterrneas y sus aspectos relevantes - Identificar los mtodos actuales de construccin. - Identificar y analizar los aspectos topogrficos en las etapas de construccin de los colectores. - Analizar las Especificaciones Tcnicas de Construccin en Tnel Liner. - Estudio de materiales empleados en la construccin y sus respectivas normas de calidad. - Dar a conocer las ventajas y la necesidad actual llevar a cabo la ejecucin de los trabajos a travs del mtodo sealado. 1.4 JUSTIFICACIN BIBLIOGRFICA La bibliografa tneles, consultada pero la presenta mayora varias de formas para desarrollar estos describen

procedimientos que estn ligados a la minera. En Chile no existen libros o manuales que permitan consultar sobre el desarrollo del mtodo constructivo del tnel liner, son algunas empresas constructoras que estn empleando est nueva tecnologa en sus proyectos; hay solo una empresa que se encarga de la fabricacin de los materiales necesarios para la construccin de este.

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En la ltima versin del Manual de Carreteras Volumen 5 (2003), se encuentra la seccin 5.603 Alcantarillas en Tnel la que hace referencia a un sistema de construccin muy parecido a este, no especifica que sea tnel liner pero la metodologa y formas de trabajo son muy similares. Como se mencion anteriormente, la mayor parte de los libros consultados son referidos a la minera, en donde se aprecian distintas metodologas topogrficas, distintas formas de proceder para ejecutar una excavacin, etc. Se debi estudiar a profundidad los textos de los distintos autores para poder determinar cuales eran los modelos de trabajo que pudieran ejecutarse en un tnel de pequeas dimensiones. 1.5 UBICACIN DEL PROYECTO El presente estudio forma parte del diseo y construccin del Sistema Amrico Vespucio Sur, Ruta 78 Av. Grecia, llamado a licitacin por el Ministerio de Obras Pblicas (MOP) y adjudicado a la Sociedad Concesionaria Autopistas Metropolitanas S.A., la cual est conformada por las Empresas Necso Entrecanales Cubiertas S.A., Sacyr Chile S.A. y Acciona S.A. El proyecto contempla el mejoramiento de la circunvalacin Amrico Vespucio, en el tramo comprendido entre la Ruta 78 (autopista Santiago-San Antonio) hasta Avenida Grecia, atravesando los sectores sur poniente y sur oriente de Santiago, especficamente las comunas de Pealoln, La Florida, San Ramn, La Granja y La Cisterna, completando una longitud de 24 kilmetros. Se proyectar la construccin de dobles calzadas expresas de 3 pistas por sentido, calles locales al costado de la faja, intersecciones a desnivel entre las

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vas principales y secundarias, colectores estructurantes de aguas lluvias y pasarelas peatonales en toda su extensin .

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CAPITULO II: METODOLOGA

Generalidades Desde hace aos que la incursin en las obras subterrneas y de los tneles ha ido aumentando paulatinamente hasta los tiempos actuales. Diversos son los factores que han permitido avanzar respecto de los conocimientos especficos que se tienen de los trabajos subterrneos y uno de los factores mas preponderantes ha sido la insercin de la tecnologa. Nuestro pas no se ha visto ajeno a la incorporacin de innovadoras tcnicas de construcciones subterrneas, esto debido a las polticas de inversin en infraestructuras urbanas que el gobierno ha impulsado en los ltimos aos. Todo ello se refleja a travs de las nuevas vas de transportes como las autopistas y de nuevas obras hidrulicas como los colectores que se han construido en los espacios urbanos. 2.1 LA URBANIZACIN Y LOS COLECTORES DE AGUAS

LLUVIAS En lo que respecta a las urbanizaciones, stas son las causantes de la alteracin en el uso del suelo, cambio de las condiciones naturales y particularmente del ciclo del agua y de las caractersticas hidrolgicas y ambientales. Todo esto se traduce en cauces artificiales producidos por las calles y cunetas que en definitiva provocan una disminucin en la capacidad de infiltracin y retencin por parte del suelo.

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En Chile, oficialmente es la Ley 19.525 la que establece que el Estado se debe encargar de velar que en las ciudades y centros poblados existan adecuados sistemas de evacuacin y drenaje de las aguas lluvias, para que de esta forma se eviten los daos a las personas, viviendas y a la infraestructura urbana en general. Para lograr esto, se deben desarrollar planes maestros que permitan definir las ya nombradas redes primarias y secundarias. Las redes de colectores de aguas lluvias sern independientes de las redes de alcantarillados de aguas servidas y no podrn en ningn caso tener conexin alguna. 2.2 TNELES, FUNCIONES Y NECESIDADES Un tnel se presenta con frecuencia como una solucin alternativa de los trabajos a cielo abierto. Como bien se sabe, los tneles tienen un rol importante en lo que respecta a la explotacin minera, pero por otro lado cabe destacar la inminente aplicacin en las obras pblicas. En lo que respecta a las obras pblicas, las principales funciones que poseen los tneles son muy diversas, como por ejemplo, para el transporte, el almacenamiento, instalaciones varias, necesidades cientficas y tneles para la proteccin de personas.

Transporte Proteccin CientficaFUNCIONES

Almacenamiento Instalaciones

Fig. N1. Funciones de un Tnel

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Existen factores que estn relacionados con la funcin de cada tnel, y estos a la vez dependen entre s, de manera que la eleccin de algunos condicionar la de otros. Dichos factores son los siguientes: la ubicacin, el terreno, las dimensiones, la forma estructural, el sistema constructivo, el equipamiento.

Ubicacin

Terreno

Equipamiento

FACTORES

Dimensiones

Forma Estructural

Sistema Constructivo

Fig. N 2 Factores que influyen en un Tnel

2.2.1 Clasificacin de los Tneles Los tneles pueden clasificarse de acuerdo a varios criterios, entre los que se pueden mencionar: - La Ubicacin - Caractersticas Constructivas - El Clima y Altitud - Segn Flujos, Longitud y Equipamiento

2.2.2 Diseo de un Tnel En el diseo de los tneles se debe tener muy presente la complejidad del elemento estructural ya que como toda obra

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subterrnea, sta se lleva a cabo en formaciones geolgicas que en la mayora de los casos presenta caractersticas heterogneas. No obstante lo anterior, las nuevas tendencias respecto al reconocimiento del terreno, el diseo y la construccin de obras subterrneas permiten existentes. Respecto del diseo de un tnel, existen temas bsicos que se deben contemplar a la hora de proyectar un tnel y que son los siguientes: a) El objetivo de la obra subterrnea revisar y realizar una actualizacin en las tcnicas

Dentro de los objetivos de una obra subterrnea se distinguen los de tipo Funcional, que vendran siendo los objetivos prioritarios y los de tipo Complementarios que pueden ser de diversa ndole y pueden llegar a ser en algunos casos relevantes. Objetivos Funcionales En trminos de la ingeniera, la funcin esencial de un tnel es integrarse en el macizo para que ste forme parte de los trazados de una va de comunicacin, de una galera o pozo de conduccin hidrulica o de una galera o pozo de servicios; para la explotacin minera, adems de las instalaciones de tipo industrial. Objetivos Complementarios Los objetivos complementarios corresponden en la mayora de los casos a objetivos adicionales respecto de la funcionalidad primaria del tnel. En la mayora de los casos stos tienden a estar ligados directa o indirectamente a los aspectos de tipo ambiental, por lo que

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dichos objetivos apuntan a mejorar los requerimientos ambientales dado que un tnel puede llegar a disearse con objeto de proteger el entorno existente. b) La geometra del proyecto. El trazado y seccin tipo

La geometra en el diseo de un tnel est dividida en lo que corresponde al trazado en planta, trazado en alzado o pendiente y la seccin tipo. A continuacin de describirn las consideraciones propias de cada etapa. Trazado en planta En lo que al trazado en planta se refiere, se deben tener ciertas consideraciones que estn relacionadas con la geotecnia local del macizo a atravesar, la afeccin a obras subterrneas y exteriores existentes, la existencia de obras o servicios en el subsuelo de la zona. La existencia de otras obras subterrneas y/o exteriores va a condicionar de manera notable las alternativas del trazado. La existencia de servicios en el subsuelo de la zona a trabajar representa un problema de alta complejidad en los tneles urbanos. Trazado en alzado. La pendiente Las pendientes del trazado por lo general estn determinadas por la funcionalidad del servicio que prestar el tnel, por lo que en la mayora de los casos los trazados deben ser realizados segn sean los requisitos establecidos. Entonces los criterios para fijar las pendientes del trazado van a depender de la funcionalidad del tnel y que pueden traducirse en

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tneles para autopistas, carreteras, ferrocarriles, obras hidrulicas o de servicios entre otras. Seccin tipo Las secciones tipo que se utilizan en los tneles van a depender bsicamente de dos factores, del glibo y de la forma ptima desde el punto de vista geotcnico. El glibo va a depender de la funcionalidad que se quiera dar al tnel, mientras que geotcnicamente la forma circular es la que mejor se adecua a lo ptimo. Dentro las secciones comnmente utilizadas se encuentran las siguientes:

Fig. N 3 Secciones Tipo

c)

La geologa y la geotecnia del macizo.

La geologa y la geotecnia permiten realizar un reconocimiento respecto del medio natural en que se ha de trabajar. Los estudios realizados, tanto geolgica como geotcnicamente, permitirn definir los terrenos que sern atravesados y estimar la estabilidad mecnica que estos presentarn al momento de llevar a cabo la construccin del tnel.

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d)

El sistema constructivo

El sistema constructivo se describir con mayor profundidad en otro apartado ms adelante. e) La estructura resistente. El clculo

Este tema justifica recurrir en forma detallada a las diversas teoras y mtodos de clculo que se tratan con mayor profundidad en bibliografas especficas del tema. Para este caso slo se dar una idea general de lo que respecta al clculo de la estructura. En la mayora de los clculos estructurales se considera que el propio terreno junto a las estructuras de sostenimiento que se aaden forman el elemento y estructural resistente del a proyecto. los El sostenimiento revestimiento corresponden elementos

estructurales aadidos. f) Instalaciones para la explotacin

Dentro de las instalaciones que se deben considerar al momento de disear un tnel se encuentran algunos aspectos importantes como la impermeabilizacin y drenaje, la iluminacin, la ventilacin y la seguridad. Estos temas se consideran para los casos de tneles viales de comunicacin, sobre todo para los carreteros. Entre los temas sealados anteriormente existen algunos que resultan esenciales y que por ello mismo se justifica un estudio especfico y acabado para cada tema. Estos temas esenciales corresponden a La geologa y geotecnia, la estructura resistente y el sistema constructivo.

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2.2.3 El Sistema Constructivo de un Tnel El sistema constructivo de las labores subterrneas puede tratarse segn dos aspectos relevantes: los mtodos de explotacin y las operaciones bsicas. A continuacin se tratar cada uno de estos aspectos y sus respectivas etapas.SISTEMA CONSTRUCTIVO

MTODOS EXCAVACIN

OPERACIONES BSICAS

Fig. N 4 Esquema del sistema constructivo

a)

Los mtodos de excavacin

La metodologa empleada al momento de excavar o perforar los tneles va a depender principalmente de la naturaleza del terreno. Los mtodos mas utilizados son: Ataque a plena seccin o mtodo ingls El ataque de la excavacin se realiza a seccin completa en una sola operacin a travs de escalones y franjas horizontales comenzando por la bveda. Este mtodo resulta conveniente en terrenos de inferior calidad y de seccin pequea (menos de 15 m2), aunque tambin suele utilizarse en buenos terrenos con secciones mayores adems de su utilizacin en roca. (ver figura N 5)

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Galera en clave o mtodo belga

Considerado como unos de los mtodos ms utilizados posee la particularidad de ejecutar como primera tarea la excavacin de la bveda, lo que se conoce como avance en bveda o calota, seguido del sostenimiento que descansa sobre el terreno ya que de esa forma se logra proteger la obra por encima. Luego se excava la parte inferior llamada destroza, comenzando por el centro y luego por tramos en los hastales que una vez excavados se revisten. La bveda descansar siempre sobre la destroza no excavada o en los pilares construidos. Mtodo de las dos galeras o austriaco La caracterstica de este mtodo se basa en el empleo de una galera de avance por el eje y en la base del tnel, instalando as una va de evacuacin que servir durante toda la obra. Luego de haber avanzado cierta longitud se debe perforar un pozo hacia arriba y excavar luego en ambos sentidos a una segunda galera para continuar el proceso restante segn el mtodo belga. Los mltiples frentes de ataque permiten apurar la construccin del tnel. Mtodo de las tres galeras o alemn

La caracterstica se ve reflejada en el hecho de conservar la destroza o ncleo central hasta el trmino del sostenimiento de la bveda como de los hastales. El mtodo se utiliza en secciones mayores de 50 m. Se deben excavar dos galeras en la base hacia la derecha e izquierda del eje, se ensanchan y construyen los hastales. Enseguida se ataca una galera de coronacin ensanchndola hasta construir la bveda que descansa sobre los hastales. Finalmente se

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excava el ncleo central. Este mtodo es el ms costoso pero el ms seguro a la vez en los terrenos malos. Nuevo mtodo austriaco de tunelera (NATM) Mtodo innovador utilizado masivamente a nivel mundial en lo que se refiere a terrenos blandos. El mtodo consiste en la excavacin secuencial de los segmentos parciales que componen la seccin transversal del tnel. Le sigue un revestimiento primario de hormign proyectado reforzado con mallas o fibras metlicas y pernos de anclajes.

Fig. N 5 Mtodos de Excavacin

b)

Operaciones bsicas

El sistema constructivo de un tnel, sea cual sea, se puede dividir en cuatro operaciones bien definidas. Estas operaciones corresponden al arranque, la carga, el transporte y el sostenimiento.

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OPERACIONES BSICAS

ARRANQUE

CARGA

TRANSPORTE

SOSTENIMIENTO

Fig. N 6 Diagrama operaciones de una construccin subterrnea

Cada etapa contendr restricciones o limitaciones propias producto del espacio disponible, el cual ser escaso para secciones pequeas que varan entre los 3 a 15 m. Las secciones medias sern consideradas entre el rango de los 15 a 50 m. Para las secciones grandes, mayores a 50 m, los espacios disponibles permitirn un mayor aprovechamiento de las maquinarias existentes. El arranque La excavacin se puede realizar de tres modos posibles: - Mtodo manual: Para secciones muy pequeas (3-4 m) - Mtodo con explosivos: Utilizado en terreno rocoso de cualquier dureza (roca dura, media o blanda) - Mtodo mecanizado: Para terrenos de roca dura, media o blanda y en los suelos. La seccin necesariamente debe ser

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media

o

grande

debido

a

que

se

utilizarn:

maquinaria

convencional (tractores o palas cargadoras), tuneladoras (ya sean Topos o Escudos) y rozadoras. La Carga Cuando se trata de secciones pequeas, las palas de volteo de accionamiento neumtico desempean un rol importante, ya que son las encargadas de descargar el material sobre vagones. Pero existen casos extremos en que la seccin es mnima y obliga a realizar la carga de forma manual. Para secciones grandes suelen utilizarse en la mayora de los casos equipos convencionales. El Transporte El transporte influye de manera considerable en el ciclo total de la excavacin. El transporte puede llevarse a cabo de tres maneras: palas de alta velocidad de desplazamiento, a travs de vas a traccin y sobre caminos por vehculos pesados. Aspecto de gran importancia resulta el mantener las vas de transporte en buen estado. El Sostenimiento El sostenimiento es el encargado de mantener la estabilidad del terreno en el momento en que se perturba el estado de equilibrio natural del terreno ya que se produce una descompresin y prdida de las caractersticas mecnicas debido al avance de la excavacin del tnel. Dentro de los tipos de sostenimientos se encontrarn:

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Los sistemas flexibles, en los que se encuentran los bulones, el hormign proyectado, las cerchas o la combinacin de los tres anteriores. Los sistemas semi-flexibles, como los diversos preanillos que se pueden encontrar. Y las Tcnicas Complementarias, como los son los paraguas, preserrado de anillos, inyecciones o congelacin. 2.3 TNEL LINER El tnel liner nace como respuesta a la necesidad de contar con nuevas alternativas de construccin, debido a que las empresas constructoras estn requiriendo soluciones a los problemas constructivos que se presentan en la construccin de atraviesos y tneles en general. La principal ventaja que ofrece el tnel liner es la posibilidad de realizar las faenas bajo la superficie sin llegar a alterar el entorno, utilizando materiales no tradicionales como lo son las planchas de acero corrugado que representan una verdadera alternativa ante el tradicional hormign. El Tnel liner constituye una verdadera solucin tcnica y econmica ante las inminentes interrupciones del funcionamiento de una ciudad o alteraciones de las obras existentes, ya que el hecho de no intervenir las calles ni las obras existentes implica aminorar los tiempos de ejecucin, los costos directos que provocan las demoliciones y reconstrucciones, adems de los costos indirectos provocados por los desvos, congestin o paralizacin de los procesos productivos.

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2.3.1 Fundamentacin del tnel liner ...El tnel liner (del ingles tunnel liner) es una estructura flexible de acero corrugado, cuya resistencia resulta de su capacidad para deformarse bajo carga, de modo que la presin pasiva lateral del suelo reduce la deformacin vertical y prdida de geometra. La deformacin tiende as a igualar las presiones radiales y a producir una sobre las planchas tunnel liner en forma de anillo de compresin con mnimos de esfuerzos de flexin y corte... [Informe Tcnico, IMSA CHILE S.A.] Las estructuras son sometidas a un proceso de galvanizacin por inmersin en caliente, que consiste en un procedimiento de aplicacin de recubrimientos protectores de zinc que reaccionan con el acero base. Las planchas contarn con un galvanizado por inmersin en caliente con un recubrimiento de zinc mnimo de 915 g/m2. Los pernos, tuercas y arandelas tendrn un recubrimiento de zinc de 380 g/m2 mnimo. La adherencia que se produce entre el acero base y el recubrimiento de zinc se logra a travs de una aleacin. Dichos recubrimientos son los que otorgan a las estructuras de acero una proteccin eficaz y duradera contra la corrosin. La calidad de las estructuras se encuentra regulada por las normas ISO 9001, versin 2000, las que permiten generar mecanismos de control y mejoramientos en los procesos productivos. Respecto a las materias primas empleadas en la fabricacin, estas tambin poseen certificacin, de las cuales se encargan los proveedores.

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El diseo estructural esta basado en las normas AASHTO, de donde se obtienen las bases para disear y fabricar las planchas que conforman el tnel liner. Dichas normas exigen que se adopten diseos que cumplan con requisitos mnimos estructurales de rea e inercia por unidad de longitud.

2.3.2 Formatos Las tuberas estn formadas por secciones que se van

ensamblando por dentro a travs de mtodos de tuneleo, ello gracias a un sistema de pestaas interiores y mdulos cuya longitud permiten un avance promedio de 0.46 metros por anillo.

Fig. N 7 Dimensiones de las planchas

Por lo general, las planchas van a variar desde un avance til de 457 mm hasta los 500 mm dependiendo ello de los fabricantes. Los espesores de las planchas se encuentran disponibles desde los 2.5 mm hasta los 6.0 mm. Las planchas que componen la estructura del tnel liner son fabricadas en distintos tamaos y formas, dependiendo de las necesidades propias de cada proyecto. Las formas pueden ser circular, elptica, herradura o bveda. A continuacin se muestran las distintas variedades.

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Fig. N 8 Geometras de las planchas

2.3.3 Componentes Los componentes que forman parte de la estructura

corresponden a las uniones, fijaciones, pernos y golillas. El sistema de unin est determinado segn sea la posicin de la costura de pernos, la cual puede ir longitudinal o transversalmente respecto del sentido de avance del anillo. (Ver figura N 9). La costura que se encuentra en sentido transversal posee agujeros circulares y la que se encuentra en el sentido longitudinal esta compuesto por agujeros cuadrados.

Fig. N 9 Isomtrica de la plancha

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La

costura

transversal

debe

poseer

un

quiebre

o

aleta

perpendicular a su avance para que se pueda apernar desde el interior del tnel a la siguiente plancha. El espaciado de los pernos corresponde a 159.5 mm. La costura longitudinal por su parte presenta un extremo aboquillado, de manera que permita el encaje por dentro con la plancha siguiente. La fijacin de las planchas del tnel liner se lleva a cabo por medio de pernos y tuercas hexagonales cuya dimensin es de cinco octavos de pulgada (5/8), los cuales deben estar galvanizados por inmersin en caliente al igual que las planchas. Los pernos presentarn cuellos cuadrados para que as puedan ser torqueados desde el interior del tnel sin que estos se giren en torno a su propio eje. A modo de facilitar el armado en terreno se diseo un clip que permite que el perno se mantenga en la posicin correcta al momento de ensamblar. El sistema tambin cuenta con una golilla cnica que permite que la tuerca tenga una superficie de contacto plana. La figura N 10 muestra los componentes que permiten fijar las planchas unas a otras.

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Fig. N 10 Sistema de fijacin en las planchas

2.3.4 Detalles y seccin transversal Una estructura de tnel liner estar compuesta por un

determinado nmero de planchas, dependiendo del dimetro y la geometra que se requiera para el proyecto. Cada plancha tendr una seccin curva que estar en funcin de una magnitud (PI=314 mm) que permitir generar el permetro requerido para el proyecto y para ello se dispone de planchas de 4PI y 3PI.

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Fig. N 11 Detalle de las Plancha

En la tabla N 1 que se ve ms adelante se muestra el total de planchas que se utilizan para determinados dimetros. Los datos de la tabla fueron calculados para estructuras de forma circular ya que geotcnicamente es la forma ms ptima. La seccin transversal tpica muestra (ver figura N 12) la disposicin de las planchas para un dimetro nominal de 1831 mm. Cabe mencionar que siempre el dimetro ser referido a la fibra media de la corrugacin. En la figura N 12 se aprecia que para una estructura tnel liner de dimetro de 1831 mm se requiere emplear un total de 5 planchas, donde habr 3 planchas de 4PI (color roja) y de 2 planchas de 3PI (color azul).

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Fig. N 12 Planchas en funcin del dimetro

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Tabla N 1 Estructuras. Modelo Circular

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2.4 ESPECIFICACIONES TCNICAS GENERALES 2.4.1 Excavacin General de Tneles A continuacin se presentan aspectos necesarios para realizar las labores de excavacin para la construccin de tneles. a) Procedimientos de Trabajo en excavaciones

Lmites Las excavaciones deben tener la forma, dimensiones y cotas sealadas en el Proyecto. A continuacin se definen los lmites tericos de excavacin y de revestimiento: - Superficie Terica de Excavacin: Es la superficie dentro de la cual no podr quedar material alguno sin excavar. - Superficie Terica de Revestimiento: Superficie dentro de la cual no podr quedar ningn elemento del sostenimiento o del revestimiento. Delimita el rea libre del tnel, dentro del cual slo se permitirn las instalaciones definidas en el Proyecto. Mtodos Se debern usar metodologas apropiadas para que las superficies reales de excavacin sean aproximadamente superficies regulares, para as tambin evitar deterioros significativos de las rocas adyacentes. Los procedimientos empleados no deben producir sobreexcavaciones mayores que 0,30 m, deterioros de las rocas del contorno, disparos fallados, marina demasiado fina u otras anomalas. El Contratista ser responsable por la seguridad y estabilidad de las excavaciones que efecte. Todas las reas inestables debern ser

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desquinchadas, acuadas, fortificadas con pernos, recubiertas con hormign proyectado o con otro mtodo alternativo segn el caso. Controles Topogrficos Mientras se ejecuten las excavaciones se deber mantener un control permanente de los alineamientos y cotas, para lo cual deber recurrir a trabajos topogrficos de precisin compatibles con la exactitud requerida. Cuando la longitud total del tnel no supere los 3.500 m, se utilizarn mtodos de transporte de coordenadas que aseguren las tolerancias vigentes asociadas al orden de control primario. Para tneles de longitudes superiores a 3.500 m, se deber presentar en forma detallada el procedimiento de transporte de coordenadas. Drenaje Los frentes de trabajo debern mantenerse libres de aguas, para lo cual se debern utilizar los recursos necesarios para la evacuacin de las aguas. Tambin se debern utilizar procedimientos que permitan controlar las filtraciones que eventualmente pudieran producirse en zonas a hormigonar. Todas las medidas estarn destinadas a evitar perjuicios a la calidad de las obras a construir y a minimizar los riesgos constructivos. Ventilacin Los frentes de trabajo debern mantenerse ventilados mediante sistemas que permitan evacuar los gases txicos, el polvo en suspensin, el aire viciado, etc. La ventilacin deber ajustarse a las

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disposiciones de seguridad vigentes proporcionando un caudal mnimo de aire fresco de 3,0 m3 por minuto por cada trabajador que se encuentre laborando en el frente de la excavacin. La velocidad del aire no deber sobrepasar los 150 m por minuto donde exista personal trabajando. Iluminacin Se deber proveer de una intensidad de iluminacin que alcance como mnimo a 50 lux en donde no se estn ejecutando trabajos y a un mnimo de 100 lux en los frentes de trabajo. Todos los lugares donde se estn ejecutando labores de riesgo debern estar convenientemente demarcados y dotados de balizas destellantes. Tratamiento de Fallas Cuando se presenten sectores constituidos por suelos ms dbiles en forma de fallas, deber emplearse el procedimiento de estabilizacin y fortificacin establecido en el Proyecto o el que proponga el Contratista, previa aprobacin de la Inspeccin Fiscal. Conservacin de las Excavaciones El Contratista ser responsable de la conservacin de los sectores excavados, por lo que deber revisar peridicamente las zonas de posibles desprendimientos y deber informar a la Inspeccin Fiscal sobre cualquier situacin que a su juicio implique o conlleve un proceso de cambio en el comportamiento del material excavado. El Contratista dispondr de medidas de verificacin sencillas para controlar el comportamiento de las excavaciones, como controles

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topogrficos precisos, puntos testigos en yeso u otras medidas similares. En caso de indicaciones positivas de movimientos, el Contratista deber implementar tambin mediciones de convergencia. Comunicaciones Se deber disponer de comunicaciones entre los frentes de las excavaciones y los portales del tnel, esto se realizara principalmente por medio de radio o similares.

2.4.2 Estructura tnel liner Esta Seccin se refiere al suministro e instalacin de estructuras de acero corrugado empleadas en tneles tanto en obras nuevas como reemplazo de existentes. Los tneles se realizarn bajo proceso de revestimiento de proteccin con planchas especiales para este tipo de obras. Esta tcnica es vlida para dimensiones mayor o igual a 1,20 m. a) Materiales tneles de dimetro o

Las planchas sern de acero y la calidad de ste ser tal, que la tensin de fluencia no deber ser inferior a 200 en MPa y la tensin de rotura no inferior a 300 en MPa. Las pestaas deben permitir realizar la unin apernada desde el interior y tanto la seccin de dichas planchas como las juntas longitudinales apernadas con traslape, deben cumplir con las propiedades indicadas en la siguiente tabla.

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Espesor Plancha (mm) 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 5,5 6,0

rea (cm2/cm) 0,32 0,39 0,45 0,52 0,59 0,65 0,72 0,78

Momento de Inercia (cm4/cm) 0,75 0,91 1,08 1,25 1,41 1,58 1,74 1,91

Resistencia Junta Longitud (kg/cm) 410 555 690 790 905 1.160 1.335 1.370

Tabla N 2 Propiedades plancha de acero con 2 pestaas

b)

Procedimientos de trabajo el tnel. Estos sern revestidos y apuntalados

Se ubicarn puntos convenientes en los pozos de ataque para materializar perimetralmente en los casos en que, a juicio del Inspector Fiscal, se encuentre comprometida la estabilidad de las paredes del pozo. Esta estructura debe proporcionar un rea suficiente como para alojar en posicin adecuada el volumen de material excavado, permitiendo la extraccin vertical del mismo. Adems, la estructura tendr prticos de sustentacin para las vas metlicas, que permitirn el transporte vertical del material desde el fondo del pozo con una noria elctrica especial como transporte horizontal hasta el lugar especfico de carga de los camiones. De ser necesario, en el fondo del pozo se excavar un reservorio donde se colocar una bomba para extraer el agua subterrnea, si existiese. Como el pozo se situar en la cota ms baja, el agua de infiltracin fluir hacia el reservorio desde las paredes del pozo y el tramo del tnel. La bomba tendr una llave automtica con disyuntor a nivel, para conectarla y desconectarla automticamente a medida

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que el nivel del agua de infiltracin se eleve en el reservorio existente en el fondo del pozo. Los tramos de tnel se ejecutarn a partir de los pozos de ataque, aproximadamente uno cada 100 m, de ser necesario, siguiendo el alineamiento del Proyecto. A medida que se realiza la excavacin manual o mecanizada, se comenzar presentando en el frente de excavacin, un anillo metlico con la forma de la estructura. El techo del anillo soportar la bveda de tierra proveniente de la excavacin y servir de gua para el montaje de un nuevo anillo del tnel. La remocin del material de excavacin, podr efectuarse por medio de vagonetas que descarguen en un balde para ascenso vertical. Durante el montaje del nuevo anillo, la cmara de trabajo queda con el frente apuntalado por la plancha y el techo de la excavacin sustentado por la parte superior del anillo a modo de encofrado. Despus de montado el anillo del tnel, la repeticin de nuevas series de operacin permitir montar nuevos anillos y as sucesivamente. El espesor de la plancha ser determinado por el Proyecto, de modo de resistir carga mvil tipo HS-2044, adems de la carga muerta debida a la cua de suelo sobre la generatriz superior del tnel. Las planchas para armar el conducto sern de tipo pestaado simple. Las planchas llevan pestaas en un solo extremo. Se colocarn los pernos de cabeza cuadrada en el extremo plano de las planchas con la cabeza hacia afuera y se mantendrn en posicin presionando la arandela plana. En el perno correspondiente al agujero central de cada unin de plancha se colocar, a los efectos de que la tuerca se apoye sobre una superficie plana, una arandela

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media caa segn planos del Proyecto. Una vez completado el armado del primer anillo, se comenzar con el armado del segundo anillo, de la misma manera pero desplazado respecto del anterior en una longitud equivalente a dos espacios de separacin entre agujeros, de la brida de unin entre anillos. De esta forma las costuras longitudinales quedarn alternadas. El tercer anillo se coloca en la misma posicin que el primero. Los pernos con cabeza hexagonal se colocarn en los agujeros de las bridas. A efecto de poder acomodar las planchas, los pernos, no debern ajustarse a fondo hasta no haberse armado cuatro anillos. El armado de la estructura se deber realizar en forma escalonada, comenzando por las planchas superiores. Dicho escalonamiento tendr que seguir el talud natural de carga cuidando que nunca se exceda de 4 anillos sin completar. Si durante la ejecucin de las obras se encontrasen obstculos de cualquier tipo o caractersticas no previstas que dificultasen la instalacin normal de los mdulos o secciones, exigiendo procedimientos especiales para su extraccin, el Contratista deber proponer un mtodo distinto u obras complementarias, que permitan continuar con la instalacin. Para un correcto funcionamiento final de la estructura, se deber llenar con un mortero, todos los intersticios entre las paredes de la excavacin y la estructura metlica cada cuatro anillos a lo ms. Esta operacin es fundamental para una adecuada transmisin de esfuerzos. Se tendr especial cuidado en perfilar lo ms exacto posible la geometra del anillo de planchas de manera de minimizar las cantidades de mortero necesarias para este trabajo. Se proveern planchas cada 2 anillos, con un agujero para inyeccin de 1 1/2" de

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dimetro, en coincidencia con el tercio superior del anillo. El mortero se inyectar a travs de estos agujeros. Para la inyeccin, se deber utilizar una bomba con presin mxima de inyeccin de 0,3 MPa. Tambin, se rellenarn los huecos eventualmente existentes entre la superficie externa del revestimiento metlico y el fondo. La etapa de ejecucin del tnel y previo a la inyeccin de mortero, deber ir rigurosamente acompaada por verificaciones de nivel, alineamiento y control de forma, ya que una vez materializada la inyeccin, el conducto quedar en su posicin definitiva, siendo muy difcil cualquier correccin posterior. Finalmente, se deber restituir los frentes de ataque del tnel a su condicin original, incluyendo rellenos compactados y toda otra actividad necesaria a plena satisfaccin del Inspector Fiscal.

2.4.3 Hormign de Revestimiento Es un material compuesto por ridos, cemento y agua, adecuadas

generalmente, tambin aditivos que en las cantidades permite que adquiera propiedades al endurecer.

Los ridos son los materiales ptreos de partculas duras, de forma y tamao estable. Para el hormign se usa generalmente grava, gravilla y arena en cantidad adecuada dependiendo de las caractersticas del hormign. Junto al cemento se obtiene una pasta plstica que al agregar a los ridos produce un material moldeable que se adapta a las condiciones del lugar de colocacin y que tiene la particularidad de endurecer gradualmente. El hormign se disea para cumplir ciertas caractersticas generales especificadas por el usuario.

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Este debe cumplir con lo siguiente: - Trabajabilidad: Consiste en la capacidad que tiene el hormign para adaptarse a las condiciones de traslado, colocacin y compactacin en el lugar de colocacin. - Resistencia: Al endurecer debe cumplir con la capacidad de soportar cargas para lo cual fue diseado. - Durabilidad: Debe permanecer inalterable en el tiempo, siendo capaz de soportar acciones mecnicas como el desgaste o abrasin, condiciones climticas y otros ambientes fsicoqumicos agresivos. Hormign Proyectado El hormign proyectado comprende morteros u hormigones que transportados a travs de un ducto se proyectan neumticamente contra la superficie a recubrir. Este se adhiere a causa de la compactacin que les induce la fuerza de proyeccin y el impacto. Este tipo de hormign podr contener fibras de acero para mejorar su comportamiento mecnico. Se definen las condiciones de trabajo que deben utilizarse para el revestimiento de tneles con hormign proyectado. a) Materiales

- Cemento - ridos - Agua - Aditivos

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El las

hormign proyectado deber ser de grado H-20. Los necesarias para mantener un abastecimiento

ingredientes se debern mezclar en forma completa, uniforme y en cantidades ininterrumpido en las frentes de trabajo. b) Procedimientos de trabajo

Las superficies a cubrir con hormign proyectado debern estar libres de todo material que pueda afectar la adherencia, en especial trozos de roca suelta, salpicaduras de aplicaciones previas o polvo, depsitos de holln u otros. - Equipos: Se deber disponer del equipo requerido para colocar el hormign con el rendimiento y calidad especificada en el Proyecto. - Aplicacin: La aplicacin del hormign proyectado deber ajustarse a lo estipulado en la norma ACI 506. - Curado: Durante los tres das posteriores a la aplicacin del hormign proyectado, se deber mantener hmeda la superficie de las capas intermedias rocindolas con agua. - Control de Calidad: El hormign deber ser revisado peridicamente mediante golpes de martillo con el objeto de detectar zonas sueltas por falta de adherencia, por tratamiento deficiente de la superficie o mala tcnica de colocacin.

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2.4.4 Inyecciones en tneles En esta Seccin se definen las condiciones generales a que debern ajustarse las inyecciones en tneles. a) Materiales

En general, las lechadas para inyectar, sern mezclas de cemento y agua; cemento, arcilla y agua; o cemento, arena y agua. b) Procedimiento de Trabajo

- Equipos: Para las inyecciones se utilizarn equipos que produzcan las presiones de trabajo requeridas y permitan un adecuado control para no sobrepasar las presiones mximas especificadas. - Inyecciones: El tipo de inyeccin y sus caractersticas especficas sern las definidas en el Proyecto. Sin embargo, a falta de indicacin especial y con previa aprobacin del Inspector Fiscal, se podr emplear una de las dosificaciones que se incluyen en la siguiente tabla.Componente Arena Cemento Agua Tipo 1 Tipo 2 Tipo 3 Tipo 4 Tipo 3 Mortero Mortero Lechada Lechada Lechada Viscosa Media Fluida 40.0% 50.0% 37.5% 22.5% 27.0% 23.0% 62.0% 38.0% 50.0% 50.0% 43.6% 56.4%

Tabla N 3 Dosificaciones

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2.4.5 Mallas de Refuerzo Las mallas de alambre debern ser tejidas de alambre

galvanizado que cumpla con los requerimientos establecidos en ASTM A 386 y A 392. Las uniones entre paos adyacentes de malla, se harn con alambre galvanizado o conectores especiales. Su disposicin deber impedir la propagacin de una eventual rotura de los cuadros adyacentes.

2.5 TOPOGRAFA APLICADA Para este tipo de labores, la topografa es fundamental para poder realizar un trabajo de buena calidad. Es por esto que las empresas que se dedican a realizar este tipo de obras estn contratando a los expertos en este rubro, los Ingenieros Geomensores, y que mejor que estos profesionales para poder organizar y supervisar cada una de las etapas en donde la topografa interviene en estos proyectos. A continuacin se describen procedimientos relevantes dentro de los cuales est directamente ligado el Ingeniero Geomensor. Para comenzar debemos separar la topografa de superficie y subterrnea, cada una presenta, si bien los mismos fundamentos topogrficos, pero distintas formas de aplicarlos.

2.5.1 Topografa de Superficie Lo primero que se debe realizar en estos proyectos, es un levantamiento topogrfico para poder confeccionar los planos de planta del sector en el cual se van a realizar las faenas, estos deben

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realizarse

por

taquimetra

distanciomtrica

(Levantamientos

Distanciomtricos) o por fotogrametra; ltimamente se incluye tambin la tecnologa de GPS. La importancia de estos levantamientos es que representan grfica o numricamente sobre un plano horizontal el relieve del sector, al igual que todos los detalles que presenta el terreno.

a)

Levantamientos Distanciomtricos Utilizando principalmente Estaciones Totales, es una

metodologa que se ocupa ampliamente debido a que abarca desde pequeas hasta grandes escalas de trabajo. Este levantamiento corresponde al radial, y los puntos de relleno se deben levantar a travs de los sistemas de transporte de coordenadas o de sus poligonales auxiliares. Los trabajos en terreno deben tener el siguiente orden: - Instalacin y Puesta en Condiciones de Trabajo - Lecturas de Ligazn - Lecturas para Puntos de Relleno o Detalle Otros aspectos a considerar son la monumentacin de los vrtices de la poligonal a materializar; as como el instrumental de apoyo, ya sea bastones con ampolleta esfrica adosada, prismas, trpodes, cintas mtricas, etc. Todo lo mencionado anteriormente debe estar en las ptimas condiciones. Otro factor fundamental es la tolerancia, que obligatoriamente se liga a la escala en la que se va a confeccionar el plano y la

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equidistancia de las curvas de nivel. En planimetra un levantamiento no debe tener puntos con errores mayores de 0,5 mm, a la escala del plano. En altimetra, el error estndar o medio cuadrtico de una muestra de 10 20 puntos no debe exceder de un 30% de la equidistancia entre curvas de nivel; en general debiera tenerse confianza en que no ms del 10% de los puntos tenga errores mayores que la mitad de la equidistancia entre curvas de nivel. Para comprobar estas tolerancias se compara la cota obtenida por interpolacin en el plano, con la obtenida por nivelacin geomtrica o trigonomtrica en terreno. Toda la informacin de las observaciones efectuadas debe ser guardada en registros electrnicos u otros automatizados. Finalmente tenemos la compensacin, un factor de suma importancia al momento de realizar el plano, si el error de cierre de la poligonal esta dentro de la tolerancia requerida entonces se deben realizar los siguientes procedimientos: - Compensacin del Error de cierre en ngulo Horizontal de la Poligonal. - Compensacin del Error de cierre Lineal de la Poligonal. - Compensacin del Error en Desnivel en las Estaciones de la Poligonal. - Compensacin de los Puntos de Relleno. b) Levantamiento Aereofotogramtrico

Este tipo de levantamientos requiere el empleo de fotografas areas de la zona de inters por medio de cmaras que cumplan con determinados requisitos adems de puntos coordenados que sean

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identificables dentro de la fotografa para as poder orientar la foto en un sistema de coordenadas (X, Y, Z). Constituye un excelente procedimiento para grandes extensiones de terreno, sin perder la precisin que requieren este tipo de proyectos, adems de los menos tiempos y costos que estos implican en su ejecucin. El rango de escalas que cubre va desde las ms pequeas hasta escalas 1:500, pudiendo llegar a una equidistancia de curvas de nivel de 0,5 m. Este mtodo requiere de una serie de instrumentos que veremos a continuacin: - Fotografas - Apoyo Terrestre - Restitucin Fotogramtrica Para comenzar se debe tomar la fotografa, para este efecto se planifican lneas de vuelo que cubran el sector que se necesite sobre una carta, al momento de tomar la fotografa se debe estar lo mas vertical posible, y el intervalo de toma de fotografas debe ser tal que haya un recubrimiento del 60%, esto para que siempre haya una zona de recubrimiento triple; y en caso que se necesiten dos o mas lneas de vuelo, el ancho debe estar cubierto en no menos de un 15% con el fin de que entre lneas de vuelo no quede ningn espacio sin cubrir. Luego de esto sigue el apoyo terrestre, en donde los puntos estereoscpicos son utilizados para dimensionar y orientar el modelo estereoscpico. Para orientar el modelo verticalmente se necesitan tres puntos acotados, y para dimensionar la escala se necesitan dos puntos con

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coordenadas planimtricas, por lo tanto se utilizan 3 puntos con coordenadas y cota, sin embargo se necesita un cuarto punto para realizar la comprobacin, es por esto que se utilizan cuatro puntos coordenados y con cota en cada uno de los vrtices de la fotografa. A continuacin viene la etapa de restitucin en donde se dimensionara con los puntos estereoscpicos tanto en planimetra con en altimetra, en donde se debe llegar con las tolerancias. Si estn dentro de la tolerancia se compensa el modelo y se procede a la restitucin fotogramtrica de detalles planimtricos, curvas de nivel y puntos acotados. Las tolerancias aceptadas dependern de la escala que se requiera, por el momento se pueden definir las siguientes tolerancias. Etapa de Terreno - Altimetra: La tolerancia mxima asociada a estas debe ser de 1/8 a 1/9 de la equidistancia de las curvas de nivel. - Planimetra: El cierre no debe exceder en mas de 1/3 de la tolerancia de la restitucin, esto es 0,17 mm, de la escala de la restitucin. Etapa de Gabinete - Altimetra: No se deben presentar discrepancias entre las cotas de terreno y la leda en el aparato de restitucin mayores que 1/6 de las equidistancias entre curvas de nivel. - Planimetra: Los puntos estereoscpicos llevados al plano de restitucin no deben diferir de la leda en el aparato de restitucin en ms de 1/3 mm a la escala del plano.

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Verificacin en Terreno - Altimetra: El 90% de los puntos de la restitucin que se comprueben en cota no deben diferir ms de 50% de la equidistancia de las curvas de nivel. - Planimetra: Cualquier punto del plano restituido, comparado con su colocacin sobre el mismo plano por coordenadas obtenidas en terreno, no deben diferir en ms de 0,5 mm medidos sobre el plano. c) Levantamientos con GPS

Existen distintos mtodos de medicin para este tipo de levantamiento, estos pueden ser clasificados de acuerdo al modo y precisin esperada. As mismo el desarrollo de una obra vial esta sujeta a diversas tolerancias de precisin dependiendo de la etapa y/o los elementos a considerar. Es as como nos encontramos con GPS de distintas precisiones y formas de medicin, comenzando por las precisiones tenemos: - DGPS: La precisin depende de la calidad de los receptores GPS base y mvil. Existen dos clases de procesadores de cdigo C/A, los mtricos, con precisin entre los 2 y 5 m; y los submtricos, con precisiones que bordean los 0,5 m. - Fase Portadora: En posicionamiento esttico las precisiones van de los 0,5 a 1 cm. + 1 a 2 ppm.; en modo cinemtico la precisin va de 1 a 5 cm., dependiendo de la estabilidad de la antena. Para realizar un levantamiento de detalle con alguna de estas formas de medicin, la automatizacin de los GPS nos lleva a

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determinar posiciones en el terreno asociados a informaciones adicionales. - Levantamiento con DGPS: La operacin es bastante rpida al no depender de ambigedades. En modo estacionario demora unos segundos y la coordenada la determina a travs del valor de la media aritmtica de los datos recolectados en ese tiempo, mientras se inserta al colector de datos la informacin catastral. A travs del mtodo dinmico es posible generar lneas y polgonos. - Levantamiento con Fase Portadora: Utilizar el modo esttico no es muy practico debido a los largos tiempos de medicin que se requieren. En modo cinemtico stop&go, dependiendo del intervalo de grabacin la captura de datos demora entre 3 y 30 segundos. En cuanto al modo cinemtico continuo se determinan posiciones, a la razn de los intervalos de grabacin, pertenecientes a la trayectoria de la antena. Es un mtodo que permite medir hasta 10 Km. desde la estacin base y es preciso entre puntos cercanos. Tambin es posible utilizar el mtodo de posicionamiento en tiempo real, utilizando los modos RTK y DGPS. La diferencia entre estos dos modos es principalmente que en el modo RTK no se encuentran estandarizados los protocolos de transmisin de datos. Es por esto que se utiliza el DGPS como referencia para poder generar y transmitir en forma continua, generando as correcciones que atienden a usuarios a decenas de kilmetros. Una vez realizado el Levantamiento del sector de inters, es tarea del proyectista definir los trazados y obras que el proyecto

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contendr, se deben tomar en cuenta los detalles topogrficos y el relieve que contenga el sector, para poder as definir el mejor trazado. Una vez definido el trazado del proyecto da comienzo el replanteo, y esto no es ms que definir en terreno las obras de ingeniera, cuyas caractersticas se presentan en el plano. Existen diversos mtodos de replanteo, veremos ahora algunos de estos mtodos. Mtodos Radiales Este mtodo consiste en replantear los puntos a travs de sus coordenadas polares. Esto quiere decir que se debe conocer el ngulo horizontal o azimut desde una direccin de referencia, y la distancia desde la estacin donde se esta midiendo el ngulo hasta el punto que se va a replantear. El error asociado a este mtodo corresponde al error de la estacin, el error de la distancia y en la medicin angular. Se debe utilizar un teodolito que pueda leer a los 50cc y la distancia al punto mas lejano no supere los 250 m, estas distancias deben ser medidas con distancimetro. Mtodo por Interseccin de Visuales Se replantea desde dos estaciones, en donde la interseccin de las visuales genera el punto a replantear. Se utilizan dos teodolitos, los que se instalan en cada par de estaciones de replanteo, cada una de las estaciones se orienta segn le corresponda, la interseccin de ambas visuales genera el punto buscado. Los teodolitos a utilizar deben ser capaces de leer a los 50cc, el ngulo de interseccin de las visuales debe estar dentro de los 30g y

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170g y la estacin ms distante no podr superar distancias mayores a 300 m. Mtodo por Coordenadas Se puede utilizar cuando se puede materializar un eje de las abscisas y a la vez es posible realizar mediciones ortogonales con una cinta mtrica desde esta. Se debe tener cierto cuidado al momento de medir las distancias, esto para poder mantener la perpendicularidad a la abscisa. Las medidas de las distancias no pueden sobrepasar los 30 m, y es aconsejable contar con una escuadra para verificar la perpendicularidad de estas mediciones.

2.5.2 Topografa Subterrnea Hoy en da, gracias al avance tecnolgico que ha sufrido la instrumentacin para la medida de distancias y su coste accesible tanto para empresas como para particulares, permite que estos equipos en cuanto a replanteos puedan ser utilizados en cualquier situacin, encontrando distintos modelos para las distintas precisiones que se necesiten. Es por esto que los replanteos suelen ser estacionando el equipo en bases de coordenadas conocidas y obtenidas por mtodos topogrficos adecuados a la precisin que se requiera. Esta metodologa se aplica de igual forma en el replanteo de tneles, que es una de las formas que se utilizan hoy en da (Replanteo desde una Red Subterrnea).

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A continuacin se revisan algunos mtodos de replanteo de tneles. Replanteo por el Eje Debe seguir los siguientes procedimientos: - Replanteo en las Boquillas: Se marcan los puntos definitivos de las bocas del tnel, si el terreno lo permite se fijaran fuera de cada boca y en la alineacin del eje del tnel por lo menos tres puntos, los cuales deben materializarse de forma permanente y estar separados a la mayor distancia posible, dentro de los alcances visuales que tenga el instrumento. El equipo se instalara en el punto central de coordenadas conocidas, el punto anterior debe situarse en lo posible sobre el tnel, el posterior servir para comprobar. Una vez que haya empezado la excavacin se establece un nuevo punto dentro del tnel, para desde l ver el alcance que tendr el equipo debido a las condiciones de visibilidad. - Replanteo de puntos bsicos e intermedios: Ya ubicado el punto en el interior se comienza con el trabajo de prolongar el alineamiento del tnel. A medida que se avanza se va proyectando el eje sobre la frente, y la cota se arrastra desde la nivelacin exterior dependiendo de las necesidades que se tenga de esta al interior del tnel.

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- Comprobacin: Mientras se avanza con la excavacin, es muy importante comprobar que los replanteos realizados an se mantengan dentro de la precisin requerida. Replanteo desde una Red Subterrnea La red superficial utilizada deber ser transportada al interior del tnel dependiendo de los avances con la excavacin, est red deber ser comprobada y ajustada repetidamente para as poder mantener la precisin requerida. - Red Inicial: Se establecen estaciones en el interior del tnel, las cuales deben permanecer fijas e inamovibles. La longitud de las visuales ser limitada por la distancia de la visual que se podr obtener. - Red de Control: Es imprescindible la constante verificacin y control de la Red Inicial. Los instrumentos utilizados para este control deben ser aptos para satisfacer las necesidades de tolerancia que presenta el tnel. - Control de Frente: Bsicamente es comprobar que a medida que avanza la excavacin, est no salga de los limites establecidos. Se establecen lneas de referencia, que podr ser el mismo eje del tnel. Para el control de la cota se trabaja de igual forma que la explicada anteriormente. Replanteos Expeditos Sin importar la metodologa utilizada para comenzar con el replanteo del tnel, esta forma de definir el eje y la cota se basa en

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los puntos replanteados anteriormente, en donde se puede marcar en la frente eje y rasante de una forma rpida. Para replantear el eje se utilizan los dos ltimos puntos replanteados, los que se encuentran ubicados en el techo del tnel, de donde colgaran unos plomos que definirn el eje y los cuales se proyectaran en la frente. Se proceder de igual forma para el caso de la rasante, se colocar una lienza entre las marcas de las gradientes existentes para proyectar el plano en la frente de la excavacin. La interseccin de ambas marcas, tanto vertical como horizontal definir el punto central del tnel, indicando las secciones a excavar. Todo lo mencionado anteriormente son solo algunos de los aspectos relevantes al momento de tener que definir un sistema de trabajo, depende del proyecto y de quien lo supervis cual ser la mejor opcin. Solo se abarcaron temas bsicos que son importantes para el desarrollo del presente proyecto.

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CAPITULO III: DESARROLLO

Generalidades La construccin de la Autopista Amrico Vespucio Sur (AVS) se inicia en el enlace de tipo trbol completo existente en la interseccin de Amrico Vespucio con la Ruta 78, en la comuna de Maip, y finaliza en el costado norte del paso superior existente en Avenida Grecia, en las comunas de Nuoa - Pealoln. El tramo posee un recorrido de 24 kilmetros y est dividido en cinco tramos, los que se especifican a continuacin:Longitud (Km.) 5.5 2.6 6.1 3.1 6.5

Tramo 1 2 3 4 5

Comienzo Ruta 78 General Velsquez Ruta 5 Av. La Serena Vicua Mackenna

Trmino General Velsquez Ruta 5 Av. La Serena Vicua Mackenna Av. Grecia

Tabla N 4 Tramos Autopista AVS

De la tabla N 4 cabe sealar que la Ruta 78 corresponde actualmente a la Autopista del Sol, y la Ruta 5 corresponde a la Autopista Central.

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Fig. N 13 Tramos del Proyecto

Los colectores de aguas lluvias que se contemplan construir conjuntamente con las obras viales en la Autopista AVS forman parte del Plan Maestro para santiago y son cinco: - Colector Colombia - Colector Stero del Ro - AVD (varios colectores en Pealoln-Macul) - Colector Los Tilos - Colector SAB (Santa Rosa Amrico Vespucio Clotario Blest)

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El colector SAB, uno de los ms grandes que se desarrollan en Santiago, tiene una extensin de 18 kilmetros y una capacidad mxima para un caudal de 44,5 m3/s, lo que permitir sanear ms de 3800 hectreas del sector sur. La estructura de ste colector se inicia en el cruce de las calles Santa Rosa y Alborada, continuando al poniente por Avenida Ossa y conectando por la calle Cerro Negro a la va local sur de Amrico Vespucio, para finalmente descargar las aguas en el zanjn de la aguada a travs de las calles general Bueras y San Martn en la comuna de Maip. Al trazado oficial del colector SAB se suman nuevos tramos que han sido proyectados para complementar el manejo de las aguas lluvias de los sectores aledaos a Amrico Vespucio Sur y la Ruta 5. Dichos tramos corresponden a los colectores SAB Complementario 1 (SC1) y SAB Complementario 2 (SC2). 3.1 PROYECTO COLECTOR SAB COMPLEMENTARIO 1. El trazado del colector SC1 esta contemplado dentro del tramo 3 de la Autopista AVS y tiene una extensin de 1360 metros. El proyecto oficial considera dos etapas: La primera etapa se construye por excavacin a cielo abierto con tuberas de hormign armado de dimetro 1200 mm. El trazado comprende una extensin de 798 metros entre la Avenida El Parrn y la calle Brisas del Maipo a lo largo de Avenida Jos Joaqun Prieto. La segunda etapa corresponde a una excavacin subterrnea de 558 metros de extensin que se inicia en la calle Brisas del Maipo y finaliza en el colector SAB de Amrico Vespucio.

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De ahora en adelante solo se har referencia a la segunda etapa de este proyecto, ya que en la excavacin subterrnea se entrar directamente a la construccin del colector de aguas lluvias por el Mtodo Tnel Liner. 3.2 DESCRIPCIN Y CARACTERSTICAS DE LA SEGUNDA

ETAPA COLECTOR SAB COMPLEMENTARIO 1. La segunda etapa contempla dentro de los 558 metros una cantidad de pozos y chimeneas que se utilizarn para extraccin de marina y suministro de energa y equipos entre otros. Los diferentes tramos en tnel del colector SC1 tienen las siguientes caractersticas: TNEL N 1. Avenida Jos Joaqun Prieto. Este tnel corresponde al tramo desarrollado a lo largo de la avenida Jos Joaqun Prieto, entre las calles Brisas del Maipo y la calle Ro de Janeiro. Empieza en la C.I. N MSC1-7 Y termina en la C.I. N MSC1-8. (ver plano adjunto) El tramo tiene una extensin de 304 metros y se proyectan en l un total de 3 pozos y 2 chimeneas. La seccin circular tiene un dimetro exterior de 1800 mm y un dimetro interior 1600 mm (despus del revestimiento). La pendiente que lleva el tnel es del 2 y el espesor de las planchas que conforman el tnel es de 2.7 mm. El revestimiento corresponde a hormign tipo H-20 moldeado y su espesor no deber ser menor de 60 mm. En los pozos finalmente se materializarn las cmaras de inspeccin N MSC1-7, N MSC1-7A, N MSC1-8 adems de las chimeneas N 1 y N 2.

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Los datos de pozos y chimeneas del Tnel N 1 en el proyecto se muestran a continuacin:Cmara InspeccinC.I. N MSC1-7 -----------------C.I. N MSC1-7A -----------------C.I. N MSC1-8

PiqueN 1 ----N 3 ----N 5

Chimenea----N 1 ----N 2 -----

Dimetro (mm) 5000 1200 4000 1200 5000

Tabla N 5 Pozos y chimeneas en Tnel N 1

PIQUES PIQUE N 1 CHIM. N 1 PIQUE N 3 CHIM. N 2 PIQUE N 5

CT 549.63 550.13 550.31 550.70 550.93

CRe542.86 547.30 542.23 548.20 541.90

CRs542.55 542.37 542.20 542.06 541.87

H7.08 7.76 8.11 8.64 9.06

Tabla N 6 Resumen de cotas en Tnel N 1

CT CRs H

: Cota Terreno : Cota Rasante Salida : Profundidad Pozo

CRe : Cota Rasante Entrada

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TNEL N 2. Atravieso Ruta 5. Este tnel corresponde al tramo que cruza la Ruta 5, desde calle Ro de Janeiro. Contina desde la C.I. N MSC1-8 y termina en la C.I. N MSC1-10. El tramo tiene una extensin de 162 metros y se proyectan en l un total de 3 pozos. La seccin circular tiene un dimetro exterior de 1800 mm y un dimetro interior 1600 mm (despus del revestimiento). La pendiente que lleva el tnel es del 2 y el espesor de las planchas que conforman el tnel es de 2.7 mm. El revestimiento corresponde a hormign tipo H-20 moldeado y su espesor no deber ser menor de 60 mm. En los pozos finalmente se materializarn las cmaras de inspeccin N MSC1-8, N MSC1-9 y N MSC1-10. Los datos de pozos y del Tnel N 2 en el proyecto se muestran a continuacin:Cmara InspeccinC.I. N MSC1-8 C.I. N MSC1-9 C.I. N MSC1-10

PiqueN 5 N 6M N 7M

Chimenea-------------

Dimetro (mm) 5000 4000 5000

Tabla N 7 Pozos y chimeneas en Tnel N 2

PIQUES PIQUE N 5 CHIM. N 6M PIQUE N 7M

CT 550.93 551.25 549.65

CRe541.90 541.76 541.53

CRs541.87 541.74 541.51

H9.06 9.51 8.14

Tabla N 8 Resumen de cotas en Tnel N 2

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TNEL N 3. Avenida Amrico Vespucio Sur. Este tnel corresponde al tramo que termina en el colector SAB entre el Nudo Vial y la Avenida Amrico Vespucio Sur. Contina desde la C.I. N MSC1-10 y termina en la CHIM. N SM-85. El tramo tiene una extensin de 92 metros y se proyectan en l un total de 1 pozo y 1 chimenea. La seccin circular tiene un dimetro exterior de 1800 mm y un dimetro interior 1600 mm (despus del revestimiento). La pendiente que lleva el tnel es del 2 y el espesor de las planchas que conforman el tnel es de 2.7 mm. El revestimiento corresponde a hormign tipo H-20 moldeado y su espesor no deber ser menor de 60 mm. En el pozo finalmente se materializar la cmara de inspeccin N MSC1-10 y la chimenea N SM-85 que une al colector SAB al SC1. El colector en el que se descarga corresponde a un cajn de hormign armado de 2,5x2,5 m. La excavacin en la unin de los colectores se realiz a cielo abierto debido a la poca profundidad. Los datos de pozos del Tnel N 3 en el proyecto se muestran a continuacin:Cmara InspeccinC.I. N MSC1-10 ------------

PiqueN 7A

Chimenea----N SM-85

Dimetro (mm) 5000 ------

Tabla N 9 Pozos y chimeneas en Tnel N 3

PIQUES PIQUE N 7M CHIM SM-85

CT 549.65 545.40

CRe541.53 541.32

CRs541.51 -------

H8.14 4.06

Tabla N 10 Resumen de cotas en Tnel N 3

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Para el contrato se proyect un total de 5 Pozos y 2 Chimeneas, as el trayecto del colector SC1 quedo dividido en tramos de diferentes longitudes.Tnel Tramo DesdePIQUE N 1 TNEL N 1 CHIMENEA N 1 PIQUE N 3 CHIMENEA N 2 TNEL N 2 TNEL N 3 PIQUE N 5 PIQUE N 6M PIQUE N 7M

Tramo HastaCHIMENEA N 1 PIQUE N 3 CHIMENEA N 2 PIQUE N 5 PIQUE N 6M PIQUE N 7M CHIMENEA SM-85

Longitud (m)92 66 69 77 57 105 92

Tabla N 11 Longitud de cada tramo

3.3

METODOLOGA CONSTRUCTIVA DEL COLECTOR SAB

COMPLEMENTARIO 1 Generalidades Para la construccin de todos los tneles que forman parte del trazado del colector se debern tener las siguientes consideraciones: - Antes de comenzar con las faenas se deben tramitar todos los permisos pertinentes en el Servicio de Vivienda y Urbanismo, la Direccin de Vialidad del MOP y las Municipalidades respectivas. - Se deber disponer de personal de topografa en todos los frentes de trabajo para el replanteo de los alineamientos y para las verificaciones peridicas posteriores.

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- Se deber disponer de un rea despejada para almacenar los materiales, el acopio provisorio del material que se ha excavado y una cancha de preparacin del mortero de relleno. - Se deber transportar el material extrado de las excavaciones a un botadero. El material excavado se ira acopiando en la superficie junto al frente de ataque. - Se debern proteger todos los piques de acceso para evitar la entrada del agua ante posibles lluvias. - Se deber establecer un libro de novedades para el tnel, el que refleje fielmente todo lo relacionado con la faena. El Contratista deber designar un encargado para el tnel, que tendr por tarea controlar el avance y calidad de las obras, consignando sus observaciones en los respectivos libros. Para llevar a cabo la construccin del colector SC1 mediante el mtodo del tnel liner se debi seguir una secuencia de trabajo que permitiera asegurar buenos resultados en la ejecucin de la obra. La secuencia consta de las siguientes etapas: a) Estudio topogrfico previo:

- Vuelo Aerofotogramtrico - Apoyo topogrfico y control terrestre - Estereorrestitucin digital - Levantamientos en intersecciones de calles - Edicin de planos - Levantamientos posteriores - Trazado de planta y alzado del colector

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b)

Construccin de Pozos de Ataque

- Replanteo de vrtices - Excavacin - Replanteo de las cotas de proyecto c) Construccin del tnel liner

- Replanteo de ejes y gradientes - Excavacin - Armado estructuras tnel liner - Verificacin topogrfica - Inyeccin de mortero - Hormigonado

3.3.1 Estudio topogrfico previo Antes de dar inicio a la construccin del Colector SAB

Complementario se realiz una revisin y recopilacin de toda la informacin cartogrfica existente del rea de estudio, ya fuese en formato digital o no digital, para lo cual se consult a instituciones pblicas y privadas como el Instituto Geogrfico Militar (IGM), el Servicio Aerofotogramtrico (SAF), la Secretaria Interministerial de Planificacin de Transporte (SECTRA) y Telefnica CTC entre otras. La informacin consultada en las distintas instituciones se consider de poca utilidad debido a que no permite obtener la precisin e informacin topogrfica acorde a lo solicitado en los trminos de referencias del contrato.

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Con

la

finalidad

de

obtener

un

producto

de

cartografa actualizada

topogrfica que cumpla con los requerimientos establecidos en el contrato, se realiz una restitucin aerofotogramtrica del rea de estudio al ao 2000 en escala 1:2.500 con curvas de nivel cada 1 metro y cotas en las intersecciones de calles con un espaciamiento mximo de 150 metros. La confeccin de sta nueva cartografa topogrfica se realiz a travs de las siguientes etapas: Vuelo Aerofotogramtrico El vuelo se llevo a cabo el da 15 de noviembre del ao 2000. Las fotografas areas fueron tomadas a una escala 1:10.000 con una cmara fotogramtrica de formato 23 x 23 cm. El rea de estudio fue cubierta en su totalidad por 5 lneas de vuelo y un total de 44 fotogramas. El vuelo cuenta con las siguientes caractersticas tcnicas: Planificacin a travs de coordenadas geogrficas obtenidas desde cartografa IGM Avin Cesna Turbo modelo TU SDE G. Matricula CC-COR Cmara mtrica Wild RC-10 Distancia focal de 153 mm Pelcula Kodak color Apertura de lente 5.6 f Velocidad de obturacin 1/300 seg. Altura de vuelo a 1.500 metros sobre el terreno.

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Apoyo topogrfico y control terrestre El apoyo topogrfico tiene por finalidad aportar los antecedentes bsicos para realizar la fase de Estereorrestitucin. Para ello se crea una red geodsica en el datum SAD-69 con coordenadas UTM, cuyos vrtices permiten controlar los puntos estereoscopicos necesarios para el proceso de restitucin. El apoyo y control terrestre se llev a cabo por medio de un levantamiento GPS, tomando como partida el vrtice trigonomtrico IGM Municipalidad de las Condes, el cual est ubicado en el cerro Chacarilla, en el cordn Noreste del cerro San Cristbal. Para la vinculacin de cotas se utiliz el Punto de Nivelacin del IGM PN19E97, el cual permiti determinar las cotas de todos los puntos medidos. El Certificado de Coordenadas Geogrficas, Planas UTM y Alturas del vrtice IGM contiene la siguiente informacin: Datum: SAD-69 Elipsoide: Sudamericano 1969 Unidad: N y E y alturas en metros Zona: 19 M.C.: 69 Punto IGM M. Las Condes Latitud/Norte 332418.658 6.302.622,992 Longitud/Este 703633.223 350.355,073 Altura 798,741

Tabla N 12 Coordenadas Punto IGM

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Desde el vrtice IGM se transportaron las coordenadas UTM hasta el sector del levantamiento, con el fin de generar una red de puntos para vincular los puntos estereoscopicos. Esta red consta de los siguientes vrtices: IGM M. LAS CONDES PARRON ERICK CL-11 CL-20 EDITH ANDRE PALOMA JOSE

Se realiz una densificacin de la red bsica a travs de P.R. que se materializaron a travs de clavos Hilti empotrados en soleras o cmaras. La medicin de las diferentes lneas bases se llev a cabo por medio del mtodo Esttico Rpido, midiendo y registrando pseudodistancias y la fase de la onda portadora en la frecuencia L1 con acceso al cdigo P. Las mediciones fueron simultneas y continuas por un periodo mnimo de 1 hora con un PDOP inferior a 5 y un ngulo de elevacin superior a 15 grados sobre el horizonte de la antena. Los vectores generados a partir de las mediciones GPS en las lneas bases, permiten efectuar el traslado de las componentes en X, Y, Z a travs de la suma algebraica de ests componentes hacia cada uno de los vrtices. Calculadas las coordenadas cartesianas (X, Y, Z)

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para cada uno de los vrtices de la red se procede a transformarlas a coordenadas geogrficas (latitud, longitud, altitud). Estereorrestitucin digital En esta etapa se digitalizan los detalles de los fotogramas, una vez colocada la marca estereoscpica sobre stos, y posteriormente a travs de los puntos de control se logra establecer el sistema de coordenadas UTM. Los atributos son ingresados por teclado y la informacin se almacena geogrficamente en soporte digital. Levantamientos en intersecciones de calles Con el fin de obtener una referencia altimtrica de intersecciones de calles, se utilizaron receptores satelitales GPS de orden geodsico de una o dos frecuencia, empleando el mtodo cinemtico Stop&Go en post-proceso logrando as precisiones de orden centimtrico. Para realizar la correccin diferencial con los datos recolectados en los equipos mviles, se ubic un receptor geodsico en una posicin fija, recolectando informacin a un intervalo de grabacin de 5 segundos. Para lograr las precisiones centimtricas se debi realizar un proceso de inicializacin a los receptores mviles antes de comenzar las mediciones, ello con la finalidad de resolver las ambigedades y lograr las precisiones requeridas en el post-proceso de la informacin. Para evitar errores humanos en el ingreso de la altura instrumental se utiliz un jaln con altura fija en cada receptor, aplicando as una sola altura a todas las mediciones.

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La informacin obtenida de los receptores GPS fue procesada con el software GPSURVEY y debido a que la referencia altimtrica entregada por los GPS es de tipo elipsoidal, se debi realizar un ajuste vertical en el modulo TRIMENT utilizando para ello el modelo geoidal EGM96, siendo necesario medir en la zona de trabajo puntos de control altimtrico o de nivelacin, refiriendo as todas las alturas elipsoidales al nivel medio del mar. Edicin de planos Los planos finales se generaron por medio del proceso de restitucin conforme a los formatos solicitados por la DOH-MOP. Dado que el manejo de la informacin en formato digital permite trabajar con niveles de layers o coberturas independientes, se enumeran los elementos que contienen los planos: Curvas de nivel equidistantes a 1 metro. Cotas de intersecciones de calles y puntos de inters Trazado de manzanas Subdivisin predial a nivel de manzanas Nombre y ejes de calles Cercos Lnea de solera Red vial (caminos principales y secundarios) Huellas y senderos Construcciones importantes Puntos de servicios (bomberos, hospitales, etc.) Red ferroviarias Hidrografa (cauces, quebradas, etc.)

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Levantamientos Posteriores Se realizaron levantamientos topogrficos a escala 1:500 en toda la faja del trazado del Colector SAB Complementario limitada por las lneas de edificacin existentes. Todos los levantamientos realizados en sectores especficos se vinculan a la red bsica del proyecto, la que gener en base al levantamiento Aerofotogramtrico realizado el ao 2000. Trazado en planta y alzado del colector Con la informacin obtenida de los levantamientos de la zona, previo anlisis de la infraestructura existente, se defini el trazado en planta para el eje del colector. A los planos de planta se sumaron los perfiles transversales y longitudinales del colector con la rasante adoptada, secciones tipo y cuadros resumen con las coordenadas de vrtices y de los elementos de planta y alzado.

3.3.2 Construccin de pozos de ataque La excavacin ser vertical y permitir la comunicacin entre el exterior y el interior. Se utilizarn para la extraccin de marina, el acceso del personal, introduccin de materiales y herramientas. La secuencia que se describe a continuacin es la misma que se usar para los 5 piques proyectados en el trazado del colector SC1. Replanteo de los vrtices Se debe comenzar por replantear los vrtices correspondientes al centro de los pozos. El replanteo se apoy en las redes planimtricas y altimtricas materializadas en terreno.

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Se empleo el mtodo radial, para lo cual se contaba con una estacin total que cumpla con la precisin requerida. En los pozos de ataque se materializarn las futuras cmaras de inspeccin. Las cmaras con sus coordenadas y radio respectivo se indican en la siguiente tabla:

Tabla N 13 Coordenadas Cmaras de Inspeccin

Una vez ubicado el vrtice del pozo de ataque se deber trazar una circunferencia en la superficie con los respectivos radios de excavacin que van a ser 2 o 2,5 metros segn sea el pozo. Excavacin Con el centro del pozo de ataque replanteado en terreno se da comienzo a la excavacin. Se debe armar un anillo con planchas de acero fuera de la excavacin, el cual se utilizar como plantilla. La verticalidad de las planchas se controlar mediante la utilizacin de plomos que se ubicarn a 15 cm. del borde; la separacin entre el plomo y la ltima plancha instalada no deber variar en ms de 3 cm. con respecto a la separacin que se tiene en la boca del pozo. Este procedimiento se deber realizar en cuatro puntos del pozo conforme

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se avanza en la excavacin. Se debe continuar con el procedimiento hasta llegar aproximadamente a la cota de rasante del proyecto. Una vez excavado el pozo se instala un soporte metlico debidamente afianzado a las planchas del tuneleado, el cual tendr una plataforma y un huinche en la parte superior, que permita la extraccin del material de excavacin. Todas las excavaciones verticales deben estar debidamente entibadas.

Fig. N 14 Pozo de ataque con huinche

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Replanteo de las cotas de proyecto Las cotas se trasladarn a travs de una nivelacin que se encuentra ligada a los puntos de referencia (PR) del proyecto. El instrumento que se utiliz correspondi a un nivel automtico. Para trasladar las cotas al interior del pozo se seleccionan dos pernos internos y opuestos en las planchas, a los que se les calcularn las cotas desde un punto de referencia (PR), esto con el objetivo de trasladarlas a otros dos pernos que se encuentren a mayor profundidad y en el mismo plano vertical; posteriormente se emplea una cinta mtrica metlica para medir el desnivel entre ellos. Con las cotas calculadas de ambos pernos se verifica si el traslado de cota fue correcto, esto se realiza mediante el nivel, se observa la lectura de uno y calcula la cota del otro.

3.3.3 Construccin del tnel liner Para armar los anillos que conformarn el dimetro externo del tnel se utilizaron un total de 5 placas de acuerdo al dimetro de 1800 mm. Replanteo de ejes y gradientes Replantear los punto al interior del pique resulta difcil debido a las complicaciones que se presentan debido a los dimetros de stos, el ngulo que se necesitara para marcar los ejes en el piso es imposible de obtener con la estacin total o cualquier otro sistema de replanteo (ver figura N 15). Es por este motivo que se desarrolla una metodologa muy similar a la utilizada en la minera.

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Fig. N 15 Replanteo en los pozos

Se empieza por replantear el eje del tnel en la superficie, en el borde del pozo de ataque. Luego se utiliza un alambre para unir estos puntos de manera d