La Estabilización de Las Dovelas en TBM

7/25/2019 La Estabilizacin de Las Dovelas en TBM

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Curso: Tuneleria

LA ESTABILIZACIN DE LAS


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LA ESTABILIZACIN DE LAS DOVELAS

Introduccin

Hoy en da las construcciones subterrneas (tneles) son de mayores dimensiones, ensecciones y longitud por lo cual se busca la forma de realizarlos al menor tiempo posible ysiempre teniendo en cuenta la seguridad que requiere una construccin de ese tipo, espor ello que la tecnologa desarrollo y viene desarrollando nuevos equipos que permitancubrir las necesidades que se tienen para realizar tneles que grandes distancias enlongitud y seccin, estas mquinas generalmente son denominadas T!s" #os T!estn clasificados de acuerdo a su equipamiento y al lugar donde se orienta sufuncionamiento, de acuerdo a estas clasificaciones $ay T! que necesitan mssostenimiento que otros para poder seguir su operacin, ya que algunas de estasmquinas utilizan al elemento de sostenimiento (dovelas) instalado como punto de apoyo

para su desarrollo normal, para la instalacin de estos elementos de sostenimiento esnecesario uso de insumos y que el T! cuente con instalaciones propias para el trasportey colocacin de las dovelas"

Resumen

%n el presente traba&o se inicia definiendo que es una maquina T!, su clasificacin que

acuerdo al tipo de terreno en que ser usado, adems se menciona a grandes rasgos eltipo de sostenimiento que complementa a cada mquina en su desarrollo, se define queson dovelas, sus tipos y nuevas tendencias en la fabricacin de las dovelas, con estospuntos llegamos a describir el propsito de este traba&o que es conocer la forma detransporte, instalacin y estabilizacin de una dovela en la elaboracin de un tnel"

#a construccin de tneles con T! es eficiente debido a que la e'cavacin se realiza ensecciones completas de terreno y a que las dovelas colocadas proporcionan resistencia altnel para continuar avanzando"

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Marco terico

Maquinas TBM

na tuneladora, T""!" (del ingl1s Tunnel oring !ac$ine) o minador a seccin completaes una mquina capaz de e'cavar tneles a seccin completa, a la vez que colabora en lacolocacin de un sostenimiento si este es necesario, ya sea en forma provisional odefinitiva"

.etrs de los equipos de e'cavacin y avance se sita el denominado 2equipo de rezaga2de la tuneladora (o en denominacin inglesa bac3 up), constituido por una serie deplataformas arrastradas por la propia mquina y que, a menudo, ruedan sobre rieles quela misma tuneladora coloca, donde se alo&an todos los equipos transformadores, deventilacin, depsitos de mortero y el sistema de evacuacin del material e'cavado"

#os tneles construidos con T!s tienen diferentes aplicaciones, pueden ser para trficove$icular, trazado de trenes, lneas de metros, transporte de agua o en general para fines

utilitarios"

Tipos de TBM

T!4 #as tuneladoras que se utilizan en los macizos rocosos TBM abierta (topo). se apoyan sobre el terreno para avanzar y su uso

implica colocar un sostenimiento tradicional"

TBM escudadadisponen de un escudo cilndrico de acero que cubre todo

el terreno e'cavado5 el sostenimiento se realiza con anillos de dovelas y

para avanzar se apoyan en los anillos de sostenimiento

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Doble escudo, son una combinacin de los dos tipos anteriores5 ya que

para avanzar se pueden apoyar tanto en el terreno como en los anillos de

dovelas"

%*7.8 .% 9:%*; .% T%::/* %9s

%84 #ongitudinal mediante gatos contra las dovelas7/:-/4 Tornillo de /rqumedes ? cinta78*!8 9:79/#4 /condicionamiento del terreno en el frente*8*T%!%T84 .ovelasT%::%84

*uelo o roca blanda

-ranulometra (finos @ ABC)"

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H.:8D%*7.8%84 #ongitudinal mediante gatos contra las dovelas7/:-/4 omba de lodos ? circuito78*!8 9:79/#4 ombeo de lodos*8*T%!%T84 .ovelasT%::%84

*uelo granular

Mecanismo de funcionamiento de una TBM

#a e'cavacin se realiza normalmente mediante una cabeza giratoria equipada conelementos de corte y accionada por motores $idrulicos (alimentados a su vez pormotores el1ctricos, dado que la alimentacin general de la mquina se realiza con energa

el1ctrica), aun cuando tambi1n e'isten tuneladoras menos mecanizadas sin cabezagiratoria"

%l empu&e necesario para que la tuneladora avance, se consigue mediante un sistema degatos perimetrales que se apoyan en el ltimo anillo que conforman las dovelas o enzapatas mviles que las empu&an contra la pared del tnel, de forma que se obtiene unpunto fi&o de apoyo para el avance de la tuneladora" .etrs de la tuneladora se enganc$auna serie de plataformas arrastradas por la propia mquina, en las cuales se alo&an los

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transformadores, equipos de ventilacin, depsitos de mortero y el sistema de evacuacindel material e'cavado, el cual para suelos blandos es a menudo un tornillo sin fin

Las dovelas

#as dovelas son elementos prefabricados de concreto, que se atornillan entre s,formando un anillo troncocnico" #a construccin del tnel con revestimiento por anillosprefabricados permite el trazado con alineacin en curva $orizontal o vertical" %sto esdebido a que los anillos son troncos de conos, los cuales segn la posicin en que secoloquen sus caras contiguas pueden generar una alineacin curva"

Fabricacin de Dovelas

%l sistema de fabricacin de dovelas, depende de las condiciones particulares de cadaproyecto y puede ser con moldes estacionarios o con moldes en carrusel" #a vibracin ylos sistemas de desmolde, as como la distribucin de la planta para la fabricacin dedovelas y los elementos de los moldes deben ser cuidadosamente establecida" #a

vibracin depende del peso de cada dovela y su geometra, as como la consistencia delconcreto y el tiempo establecido para el vaciado del concreto" #a consistencia delconcreto vara desde mezclas muy secas que requieren alta energa de compactacin$asta mezclas autocompactantes que no requieren de vibracin"

%n general las etapas de fabricacin de dovelas son4 armado de canastas, alistamiento delos moldes, aplicacin de desmoldante y cierre de la formaleta, vaciado del concreto,aplicacin de vapor, desmolde y volteado de dovelas, colocacin de accesorios,almacenamiento y el transporte de dovelas al sitio de la obra"

%l armado de las canastas de refuerzo convencional requiere de muc$a mano de obra ode costosos equipos si se $ace de manera semiautomtica, por lo que algunos proyectos$an utilizado fibras de macrorefuerzo" #as tolerancias de figuracin del acero para cumplir

con la geometra de las canastas son ms estrictas que para otros tipos de prefabricadosy para el ensamble de las canastas se utilizan matrices milim1tricas para ensamblar lasvarillas"

%l alistamiento de los moldes consiste en verificar las dimensiones, la nivelacin, losempaques y los vibradores, para asegurar que al momento de realizar el vaciado seobtengan dovelas con la geometra establecida"

#a aplicacin del desmoldante se $ace antes de colocar la armadura dentro del moldepara prevenir que el concreto se ad$iera al molde y se presenten desportilladurasindeseables"

%l cierre de la formaleta se $ace posterior al colocado de la armadura dentro del molde y

es uno de los momentos ms crticos para asegurar la calidad de las dovelas por cuantoen caso de que no se realice de manera controlada podra moldearse una dovela porfuera de especificaciones que no permita ensamblar los anillos dentro de las toleranciasestablecidas"

%l vaciado del concreto se $ace de manera continua mientras permanecen encendidos losvibradores de los moldes" %n esta etapa del proceso se requiere que la traba&abilidad delconcreto sea uniforme y que el suministro sea constante para que se obtenga buena

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compacidad dentro del molde, de manera que se obtenga una te'tura cerrada e igual enlas todas las caras de las dovelas"

7on el propsito de reutilizar las formaletas con la mayor frecuencia posible, de la mismamanera que para otros prefabricados de concreto, se acostumbra aplicar vapor paraacelerar la resistencia del concreto" #a aplicacin de vapor se $ace de acuerdo con

curvas establecidas por cada fabricante en la que en t1rminos generales se establece ungradiente m'imo de temperatura de 0FG 7 por $ora para evitar c$oques t1rmicos"

9ara el desmolde y volteado de las dovelas se requiere que se $aya alcanzado laresistencia a compresin para manipulacin establecida por el diseo estructural y que, ladiferencia de temperatura de las dovelas con el medio ambiente, no sea superior a 0FG 7,en caso de que se $ayan curado con vapor5 esta actividad se puede $acer condispositivos que sacan la dovela de la formaleta y le dan la vuelta para de&arla en laposicin de almacenamiento, momento en el que se pueden colocar los accesorios, talescomo empaques de cauc$o, barras gua y almo$adillas de empu&e"

tipos de dovelas

0) #a dovela de solera4 colocada siempre en la misma posicin, en la parte inferior

del tnel y que se suele llevar incorporada la plataforma de vas y una canaleta de

desagIe"

6) .ovelas adyacentes4 de distintos tamaos para evitar &untas en forma de cruz, y

que predominen las &untas en forma de T, ms seguras ante posibles filtraciones"

A) .ovelas de contrallave4 sim1tricas y con un borde inclinado, colocadas de forma

adyacente a la llave"

E) .ovelas de clave o llave4 la ltima pieza en ser colocada, completa el anillo,

colocada por encima del e&e $orizontal y en muc$as ocasiones situadas en forma

alternativa al e&e vertical"

Funcin de las Dovelas

- #as dovelas que se colocan como revestimiento de los tneles

- /portan la resistencia del tnel a presiones e'ternas,

- 7onstituyen el recubrimiento interno del tnel y

- 9roporcionan soporte a'ial a la mquina T! para asegurar el avance del tnel"

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- %n algunos casos, los anillos soportan la construccin de un carril de rieles por el queavanza la mquina tuneladora"

Caractersticas de las dovelas

%l nmero de dovelas para conformar los anillos y la calidad de los materiales sondefinidos de acuerdo con la geometra y el diseo del tnel, de manera que para cadaproyecto se establecen unas especificaciones determinadas para las dovelas, querequieren de moldes nicos para cada tnel" .ependiendo de las condiciones del tnel, seacostumbra a utilizar anillos universales conformados por J a 00 dovelas, de las cuales$ay una ms pequea que permite cerrar el anillo" #os e'tremos de los anillos no sonparalelos lo que permite al tnel tener diferentes alineaciones" #a fabricacin de lasdovelas requiere moldes de gran precisin y perfecta geometra, puesto que la toleranciade los anillos es de pocos milmetros

Estabiliacin de las dovelas

Transporte de las dovelas

.urante la fase de e'cavacin, las dovelas que conforman el anillo son transportadas en

la parte de atrs del tnel $acia la tuneladora por un tren, en el que las colocan en orden

de ensambla&e"

%l almacenamiento y el transporte de dovelas al sitio de la obra se $ace colocando lasdovelas que conforman un anillo en un solo arrume de acuerdo con el orden de

instalacin"

El sistema de armado de dovelas

%l sistema de armado de dovelas queda localizado en la parte trasera de la mquinatuneladora, de tal manera que una vez esta avanza una distancia equivalente a la longitudde las dovelas, se detiene el corte y se coloca un nuevo anillo"

Instalacin de las dovelas

#a manipulacin de las dovelas en el tnel se $ace por medio de una o varias

reservaciones o dispositivos que se de&an en la superficie interior de las dovelas, lascuales permiten enganc$ar los implementos de iza&e" 9ara la instalacin se utiliza unrobot"

#a instalacin de dovelas requiere de un constante suministro, de manera que cualquierparada de la T! debido a falta de suministro de dovelas o deficiente calidad podra serdesastrosa y muy costosa, por ello, se debe balancear muy cuidadosamente el ritmo deproduccin con la velocidad de instalacin, lo que generalmente requiere que se tenga

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almacenada una cantidad suficiente de dovelas con la resistencia adecuada para laoperacin de empu&e"

estabiliacin de las dovelas

#as dovelas tienen reservaciones o puntos de cone'in que permiten que al momentode la instalacin de los anillos se coloquen unos pases que aseguran la posicin y dancontinuidad a las dovelas5 as mismo tiene unas ranuras para la instalacin de barras guaque facilitan el ensamble de unas dovelas contra las otras y unas almo$adillas en laszonas de empu&e de los gatos de avance encargadas de distribuir de manera uniforme losesfuerzos en todo el permetro de los anillos que conforman5 as mismo, para evitar lasinfiltraciones cada dovela tiene un empaque perimetral que traba&a por compresin entrelas uniones, estos empaques se colocan antes de salir de planta por lo que deben serresistentes a los rayos ultravioleta para que no se deterioren durante el periodo dealmacenamiento, antes de ser utilizadas"

7uando la dovela de revestimiento se coloca dentro de la tuneladora, el espacio entreel terreno y las dovelas + el espacio anular D debe ser llenado de una manera eficiente y

fiable para evitar los asentamientos" %n la mayora de los casos, este espacio se llena conun grout cementoso"

#a calidad del $ormign es un aspecto muy importante para la produccin de dovelas,sobre todo debido a que la vida til requerida de los tneles est diseada para 0BB aos"*e necesitan aditivos de alta gama para el $ormign a fin de asegurar, no slo ladurabilidad sino tambi1n una produccin eficiente"

Aditivos para el grout de relleno

%l ob&etivo principal de los morteros de relleno es reducir al mnimo los asentamientos desuperficie" /dicionalmente, protege la superficie e'terior de las dovelas y las &untas de%9.! y, finalmente, su&eta a las dovelas para evitar flotaciones del anillo" %l uso deretardantes, acelerantes, superplastificantes o inclusores de aire asegura la formulacinde un grout robusto y de ptima traba&abilidad"

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%l tiempo de colocacin del anillo de dovelas vara de 0B a 6EF minutos, con una mediade AA,F minutos, una moda de 6F minutos y una desviacin tpica de 6B"F minutos"

Conclusiones

la estabilizacin de las dovelas requieren de alta inversin y por tanto es aplicado

a obras de larga vida (tneles civiles)"

9ara estabilizar una dovela es necesario preparar las paredes (liberar de agua,

desatar o s$otcretear) para tener autosoporte durante la colocacin de la dovela"

%n caso e'ista presencia de agua considerable es necesario el uso de aditivos

especiales para sellar los contactos de las dovelas"

%s necesario determinar la cantidad de carga que va a soportar la dovela para de

esa manera tener un diseo adecuado de las mimas"

Biblio!rafa

Planifcacin, ro!ec"o ! cons"ruccin #e "$neles #e %ran lon%i"u# - Le&

'ern(n#e&, Carlos)

Dise*o "i+o #e #oelas #e or+i%n re.or&a#o con f/ras ara el

rees"i+ien"o #e "$neles - Ana Blanco /, Pa/lo Pu0a#as c, ! An"onio A%ua#o,

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