Informe Tunel Trasvase Rev. CIAP Copia

DISEÑO PARA LA CONSTRUCCIÓN DELTUNEL DE TRASVASE

ÍNDICE

1. ALCANCES DE TRABAJO Y METODOLOGÍA PARA EL DESARROLLO DE LOS SERVICIOS..................................................................2

2. PLANOS CONSTRUCTIVOS A NIVEL DE INGENIERÍA DE DETALLE............2

3. PLANILLA Y SUSTENTO DE LOS METRADOS................................................3

4. ESPECIFICACIONES TÉCNICAS.......................................................................3

5. ANÁLISIS DE LOS PRECIOS UNITARIOS.........................................................45.1 CICLO DE AVANCE Y RENDIMIENTO....................................................................4

5.1.1 Topografía y Trazo de Taladros........................................................45.1.2 Perforación.........................................................................................45.1.3 Carga de Explosivos..........................................................................45.1.4 Voladura..............................................................................................45.1.5 Ventilación..........................................................................................45.1.6 Saneamiento del perfil (Desquinche) y Aseguramiento del

Frente..................................................................................................55.1.7 Extracción de desmonte...................................................................55.1.8 Soportes y manejo del agua.............................................................5

6. RELACIÓN DE LOS INSUMOS...........................................................................6

7. ANÁLISIS DE COSTOS INDIRECTOS................................................................6

8. EL PRESUPUESTO DE LAS OBRAS.................................................................6

9. FORMULA POLINÓMICA....................................................................................6

10. CRONOGRAMA DE LAS OBRAS.......................................................................6

11. CRONOGRAMA VALORIZADO........................................................................12

12. REQUERIMIENTO DE EQUIPO MÍNIMO..........................................................12

13. ESTUDIOS ESPECIALIZADOS Y MEMORIAS DE CÁLCULO........................12

14. MANUAL DE OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO.............................................12

15. NOTAS DE CAMPO, LIBRETAS TOPOGRAFICAS.........................................12

16. ESTUDIO DE MERCADO..................................................................................12

17. IDENTIFICACIÓN DE RIESGOS.......................................................................12

PEIHAP Página 1


1. ALCANCES DE TRABAJO Y METODOLOGÍA PARA EL DESARROLLO DE LOS SERVICIOS

El alcance de los trabajo comprende el desarrollo de la ingeniera para la construcción del Túnel de Trasvase para derivar 335 MMC de agua desde el rio Huancabamba hacia la quebrada de Cashapite con la finalidad de irrigación de 19,000 hectáreas de tierras nuevas y 31,000 hectáreas del Valle Viejo o Tradicional del Alto Piura.

Los servicios y la metodología a aplicados para la Elaboración del presente Expediente Técnico se han definido ampliamente en la Adenda N° 2 al Contrato donde se estipulo lo siguiente:

Determinación de distribuciones probabilísticas para los caudales diarios para la serie histórica.

Ejecución del análisis probabilístico aplicando método “Monte Carlo” en base a todos los caudales diarios para determinar el caudal de trasvase de 335MMC, con 10,000 interacciones menos el caudal ecológico de 0.585 m3/s.

Determinación del caudal de diseño que los menores caudales ocurran con una probabilidad de al menos 90% y caudales mayores hasta el caudal de trasvase ocurran con una probabilidad de al máximo 10%

Los alcances de los trabajos en la Fase de construcción prevén extensas investigaciones de campo y laboratorio para respaldar el diseño del túnel y permitir la optimización, de acuerdo a los resultados que se vallan dando en la Excavación del túnel.

2. PLANOS CONSTRUCTIVOS A NIVEL DE INGENIERÍA DE DETALLE

Se optimizó el trazado del túnel en base al mapeo geológico detallado a escala 1:5,000 con el fin de buscar las mejores condiciones para la construcción del Túnel de Trasvase. Se logró reducir la cobertura crítica del túnel en más de 35 % para:

Reducir el riesgo asociado a golpes de montaña. Reducir la longitud de la excavación subterránea en más del 20 %. Eliminar la construcción del pique vertical por su costo muy elevado. Definir un trazo óptimo buscando las mejores condiciones litológicas a lo largo del

túnel.

Debido a la capacidad de trasvase requerida por PEIHAP (335 MMC/año) y debido a las deformaciones de aprox. 0.2 m en tramos del túnel de cobertura alta se tuvo que aumentar el área de excavación del túnel en aproximadamente en 30 %. Sin embargo, este aumento permitió la introducción de equipos de construcción de alto rendimiento, resultando en el aumento del rendimiento de excavación.

Las secciones transversales se determinaron en función de la clasificación de tipos de roca según BARTON, tomando en cuenta siete diferentes tipos de roca. Los soportes correspondientes a los tipos de roca se determinaron sobre esta base empírica respaldados ampliamente por investigaciones de campo y laboratorio, aplicando factores de seguridad de 1.3 que corresponden a la obra del Túnel Trasvase.

La distribución de las diferentes clases de roca se determinó en base a la proyección de la geología de superficie, utilizando como dato fundamental la columna estratigráfica con sus espesores específicos de las unidades de la roca de tipo paragneis (roca metamórfica de alteración por contacto). La proyección se ha calibrado en base a una reflexión sísmica calibrada de alta penetración.


3. PLANILLA Y SUSTENTO DE LOS METRADOS

La planilla y los metrados se sustentan en el diseño del trazado, la distribución de las clases de roca a lo largo del túnel, la metodología de construcción y los insumos. La planilla considero la aplicación de:

Jumbos eléctricos dos brazos Haggloader o Cargadores frontales de bajo perfil Volquetes de perfil bajo

La determinación de los soportes se desarrolló tomando en cuenta la aplicación de shotcrete con fibra de acero, pernos de anclaje y cerchas metálicas, y para roca tipo Vc micropilotes y anclajes de fibra de vidrio.

Para la determinación del manejo de agua se usó la fórmula de FORCHEIMER, se ha previsto un módulo de 0.03 l/ml del túnel.

La velocidad de ingreso de agua de forma continua considera el gradiente efectivo de la superficie de agua freática arriba del dren. La fórmula empírica para el cálculo del gradiente resulta en I=h/2h con h = la profundidad del dren contado desde el superficie. Resulta entonces I=0.5. La superficie efectiva será el perímetro del dren, en nuestro caso 15 m. De los ensayos de permeabilidad se puede concluir k=0.0004 cm/s. Resulta entonces q=15*(0.5*0.00004)=0.03 l/(s y ml) para el ingreso continuo al dren.

La determinación de los demás metrados se realizó tomando en cuenta los planos constructivos del anexo 9 – Volumen I.

4. ESPECIFICACIONES TÉCNICAS

Las especificaciones técnicas se elaboraron en atención de los estándares nacionales e internacionales de excavación, soporte y revestimiento de túneles. Merecen atención especial los siguientes aspectos:

Metodología de Voladuras controladoras Colocación de Sostenimiento. Manejo de agua. Ventilación. Seguridad del personal.

Sin embargo, cabe señalar que las obras en subterráneo difieren sustancialmente de las construcciones en superficie, que contrario a obras subterráneas cuentan con normas detalladas de construcción.

Las especificaciones técnicas toman en cuenta todos los elementos particulares de construcción (anclajes, revestimientos, etc.). La metodología de construcción se apoya en las teorías del NMT (Norwegian Methods of Tunneling), y la experiencia de CIAP en obras similares, adicionalmente se tomará en cuenta algo del NATM (New Austrian Tunneling Method) en caso de ser necesario.

La filosofía del NMT (Norwegian Method of Tunneling) está ampliamente explicada en el informe del Dr. Nick Barton dado en el Volumen I - Anexo N° 7 Informe de Consultor independiente.

Para conocimiento y referencia, el NATM es un método usado internacionalmente en túneles, su filosofía está ampliamente descrita en numerosas bibliografías y por ejemplo se le puede leer en los Libros de Ingeotunel.


5. ANÁLISIS DE LOS PRECIOS UNITARIOS

El análisis de los precios unitarios considera 3 turnos completos de 8 horas y se determinó en función del cálculo de ciclos de avance y rendimientos de excavación del túnel trasvase en diferentes tipos de roca.

5.1 CICLO DE AVANCE Y RENDIMIENTO

Ciclo de avance comprende las siguientes actividades: Topografía y Trazo de Taladros. Perforación. Carga de explosivos. Conexiones y voladura. Ventilación. Saneamiento del perfil excavado. Extracción de desmonte. Evaluación geomecánica de las roca del tramo excavado. Tratamiento de la roca. Sostenimiento provisional y permanente.

5.1.1 Topografía y Trazo de Taladros

Previamente al trabajo de perforación, el topógrafo deberá hacer los levantamientos topográficos de la sección excavada con el soporte instalado antes y después de la voladura para controlar las desviaciones y sobre excavaciones.Completado el seccionamiento del tramo avanzado, deberá marcar el frente de excavación y la plantilla de taladros de acuerdo a la clasificación de la roca previamente definida. El alineamiento y desplazamientos en el perfil transversal serán controlados por un sistema láser.

5.1.2 Perforación

Una vez programado el diagrama de perforación se procede a llevar el Jumbo al frente y una vez posicionado se realizaran las instalaciones eléctricas y de agua, procediéndose a iniciar la perforación. El método de perforación en todos los frentes será el cilindro con taladros paralelos.

5.1.3 Carga de Explosivos

Las voladuras serán del tipo controladas (“Smooth Blasting”). Una vez concluida la fase de perforación, se iniciara la carga con explosivos de acuerdo a los diagramas de carga y voladura.

5.1.4 Voladura

Culminada la colocación de la carga se procederá a la colocación del cordón detonante, fulminante y mecha lenta.

5.1.5 Ventilación

El contratista debe instalar el sistema de aireación en atención de los siguientes aspectos:

El aire fresco ingresa a través del ducto de ventilación y debido a la velocidad a la que circula a través de este, llega rápidamente al frente de trabajo, lo que garantiza que los trabajadores cuenten permanentemente con aire limpio y fresco.

La velocidad a la que es descargado el aire al final del ducto asegura un barrido efectivo de los gases y polvo, así como de una reducción importante de la


temperatura en el frente de trabajo, contribuyendo a crear condiciones termo ambientales que mejoran la productividad de los trabajadores.

Permite el empleo de ductos flexibles cuyo costo es bastante menor que los ductos rígidos y además vienen en tramos de 20 a 30 m reduciendo significativamente el número de uniones lo cual contribuye a disminuir de manera importante las pérdidas de caudal que se producen a lo largo de la línea.

Los ventiladores pueden ser conectados al inicio de la línea de ventilación, lo que permite instalar los equipos en la superficie, centralizando la alimentación de energía en un solo punto y facilitando tanto su conexión a la línea como su control y mantenimiento.

El desgaste de los ventiladores es mínimo, ya que el aire que circula a través de ellos es siempre limpio.

5.1.6 Saneamiento del perfil (Desquinche) y Aseguramiento del Frente

Se verificara si es necesario desatar cualquier roca que hubiere quedado suelta, procedimiento que se efectuara en forma manual asegurándose de que no exista ninguna roca suelta en la clave y paredes del túnel que pudieran poner en peligro al personal y equipo. El Contratista, no iniciará la extracción del desmonte hasta completar el saneamiento del perfil excavado y decidirá si existe la necesidad inmediata de instalar medidas de sostenimiento antes de iniciar la evacuación del desmonte.

5.1.7 Extracción de desmonte

El carguío y la eliminación del desmonte se ejecutaran con los equipos de carguío y transporte indicados para cada frente en la relación de equipos principales por cada túnel. El contratista debe prever suficientes nichos de carguío para garantizar alto rendimiento de extracción del desmonte.

5.1.8 Soportes y manejo del agua

Se evaluarán las condiciones geomecánicas de la roca a fin de clasificar el tipo de roca a la que pertenece, según los parámetros y conceptos establecidos en los documentos del Contrato. Esta clasificación servirá como base para evaluar el tipo de sostenimiento necesario.

Respecto al manejo de agua durante la construcción del túnel, el contratista debe prevé el bombeo de la cantidad de agua definida en el acápite 3.

En el planeamiento de la excavación del túnel se requiere ejecutar la excavación con dos frentes de avance, uno por la ventana ubicada en la entrada del túnel con pendiente negativa, y otro por la salida del túnel con pendiente positiva.

En el caso de excavación del túnel por la ventana se necesitará el empleo de bombeo para la eliminación de agua, mientras en el caso de excavación por la salida del túnel la eliminación se efectuará por gravedad.

Para la eliminación del agua del túnel se utilizará un sistema de bombeo compuesto por bombas de avance y tres estaciones de bombeo ubicadas en lugares próximos a las progresivas KM 01+625, KM 03+250 y KM 04+875. En la entrada de la ventana del túnel se construirá una cámara de control para medir los metros cúbicos (m³) de agua bombeada, para fines de pago.

La obligación y responsabilidad del Contratista es diseñar el sistema de eliminación de agua del túnel por bombeo de acuerdo al aporte promedio de 0.03 l/s por metro de túnel excavado y las características técnicas del bombeo, presentadas en el respaldo de análisis de precios unitarios del proyecto.


6. RELACIÓN DE LOS INSUMOS

La relación de insumos se basa en el nivel de costos de abril del 2015.

7. ANÁLISIS DE COSTOS INDIRECTOS

El análisis de los costos indirectos considera la organización de la faena y el costo del personal administrativo y personal de dirección técnica del proyecto como también los costos de alojamiento, “overhead”, alimentación, comunicación etc.

8. EL PRESUPUESTO DE LAS OBRAS

El presupuesto de obra considera la distribución de la roca según la estimación de CIAP como presentada en el perfil geológico a lo largo del túnel. Una vez obtenidos los resultados de los ensayos de campo y laboratorio de la fase de investigaciones exploratorias se procederá a realizar el ajuste de este presupuesto con el objetivo de obtención de información adicional.

La tabla líneas abajo se presenta la distribución de roca a lo largo del túnel estimada por CIAP, y el presupuesto de las obras de Túnel Trasvase y Portales asciende a la suma de XXXXXX Nuevos Soles.

9. FORMULA POLINÓMICA

La fórmula polinómica aplicada corresponde al programa S10 y para mayor detalle se puede revisar el Apéndice 03.6

10. CRONOGRAMA DE LAS OBRAS

Las obras se desarrollaran en forma continua, el mayor detalle se puede observar en el cronograma presentado en el Apéndice 03.12


I II III IV Va Vb VcKm. 0+000 al Km. 1+080 1080 10% 30% 37% 18% 3% 1% 1%

108 324 399.6 194.4 32.4 10.8 10.8 1080Km.1+080 al Km. 1+720 640 0% 5% 60% 16% 9% 5% 5%

0 32 384 102.4 57.6 32 32 640Km.1+720 al Km. 2+200 480 0% 25% 26% 38% 5% 3% 3%

0 120 124.8 182.4 24 14.4 14.4 480Km.2+200 al Km. 2+400 200 0% 0% 50% 40% 5% 3% 2%

0 0 100 80 10 6 4 200Km.2+400 al Km.4+180 1780 20% 30% 30% 12% 5% 2% 1%

356 534 534 213.6 89 35.6 17.8 1780Km.4+180 al Km. 4+980 800 0% 25% 35% 30% 5% 3% 2%

0 200 280 240 40 24 16 800Km.4+980 al Km. 5+890 910 0% 25% 30% 33% 7% 3% 2%

0 227.5 273 300.3 63.7 27.3 18.2 910Km.5+890 al Km. 8+730 2840 0% 25% 49% 18% 5% 2% 1%

0 710 1391.6 511.2 142 56.8 28.4 2840Km.8+730 al Km. 10+370 1640 0% 25% 40% 25% 6% 2% 2%

0 410 656 410 98.4 32.8 32.8 1640Km.10+370 al Km. 12+350 1980 10% 35% 25% 20% 5% 3% 2%

198 693 495 396 99 59.4 39.6 1980Km.12+350 al Km. 12+985.65 635.65 30% 30% 20% 15% 3% 1% 1%

190.70 190.70 127.13 95.35 19.07 6.36 6.36 635.65Porcentaje (%) 6.57 26.50 36.70 20.99 5.20 2.35 1.70 100.00

Longitud Total en metros 12985.65 852.70 3441.20 4765.13 2725.65 675.17 305.46 220.36 12985.65

TIPOS DE ROCALongitudTramo de Túnel Longitud parcial

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11. CRONOGRAMA VALORIZADO

Para más detalle, véase en el Apéndice 03.12

12. REQUERIMIENTO DE EQUIPO MÍNIMO

El requerimiento de los equipos mínimos se determinó en el Apéndice 03.4. Los materiales se determinaron sobre la base de los diseños.

13. ESTUDIOS ESPECIALIZADOS Y MEMORIAS DE CÁLCULO

Los estudios abarcan en particular:

Cálculos FEM Análisis Undwedge Ground reaction curves Informe de consultor independiente Cálculos hidráulicos y estructurales Cálculos FEM Informe de Geología y Geotecnia Otros relevantes a la construcción del túnel trasvase

El presente informe se refiere solo a la construcción del túnel trasvase. Por lo tanto comprende solo los estudios relevantes a esta estructura.

14. MANUAL DE OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO

El manual de operación y mantenimiento del túnel de trasvase presenta los intervalos regulares de inspección y procedimientos a aplicar para el vaciado del mismo.

15. NOTAS DE CAMPO, LIBRETAS TOPOGRAFICAS

Las notas de Campo y libretas topográficas se presentan en el Volumen 6

16. ESTUDIO DE MERCADO

El Estudio de Mercado del Túnel está incluido en las cotizaciones entregadas para los análisis de costos. Ver Apéndice 03.7

17. IDENTIFICACIÓN DE RIESGOS

La identificación de los riesgos se realizó aplicando el método del “response spectrum analysis”. Este método trata de analizar el potencial rango de variación de plazos y costos de la obra. Para mayor detalle véase Volumen 6.

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