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Sistema Symmetrix

MANUAL DE INSTALACIN DE PARAGUAS DEMICROPILOTES EN TNELES

Sistema Symmetrix

MANUAL DE INSTALACIN DE PARAGUAS DEMICROPILOTES EN TNELES

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CAPTULO I: Conceptos generales Paraguas en tneles 5Paraguas en tneles 5Aspectos bsicos de los paraguas de micropilotes 6Fases de ejecucin de un paraguas y equipos adecuados 7Consideraciones generales 8

CAPTULO II: Sistema Symmetrix Permanente 9Descripcin del sistema 9Principio de trabajo 10Evolucin del sistema Symmetrix 10Sistemas y dimetros ms comunes 11

Sistema P76 12 Sistema P89 12 Sistema P102 13 Sistema P114 13 Sistema P140 14

CAPTULO III: Armaduras 15Tipos de armadura 15Armaduras de acero 15Armaduras de PVC, Polietileno y Fibra de Vidrio 17Configuracin de los micropilotes 18

CAPTULO IV: Uniones: Soldadura y Rosca 19Uniones soldadas 19Uniones roscadas 19

CAPTULO V: Sustitucin de armaduras 20

CAPTULO VI: Inyeccin de la lechada 22

CAPTULO VII: Procedimiento de colocacin de un paraguas 23

CAPTULO VIII: Posibles inconvenientes en la instalacin de paraguas 25

CAPTULO IX: Casos reales 26

CAPTULO X: Referencias 29

ndice

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Paraguas en tneles

Se puede definir macizo rocoso como la forma en la quese presentan las rocas en el medio natural y se caracteri-zan por el tipo de roca y su estructura. Por tanto, losmacizos rocosos pueden ser discontinuos y presentarpropiedades heterogneas y/o anistropas.

Las caractersticas y propiedades del macizo rocoso, susituacin y el volumen de las obras que se realicen en linfluirn de forma decisiva en el comportamiento delmismo.

Todo proceso de excavacin afecta de forma directa a ladistribucin de las tensiones existentes en el macizorocoso deformndose ste alrededor de la cavidad crea-da. De esta forma, el estado tensional final es la suma delas tensiones originales existentes en el macizo ms lasinducidas por el hueco abierto. Todos los puntos alrede-dor del hueco, consecuencia de la excavacin, se despla-zan radialmente hacia el interior de la cavidad. El soste-nimiento destinado a disminuir este estado tensional(desplazamiento) ser ms eficaz cuanto ms tempranasea su instalacin. De esta manera, el empleo de un pre-sostenimiento lograr retrasar el deterioro del terrenodebido a la suma de tensiones citadas, permitiendo laslabores en condiciones de mayor seguridad, hasta quesea colocado el sostenimiento definitivo.

Para la construccin de infraestructuras subterrneas enterrenos de pobres condiciones, la ingeniera actual dediseo de tneles ha desarrollado un sistema de estabili-zacin y proteccin del techo y frente denominadaPARAGUAS, que proporciona al terreno un aumento desus propiedades de resistencia y deformabilidad.

Este mtodo de presostenimiento est basado en elempleo de armaduras, ms resistentes y rgidas que elterreno, colocadas mediante perforacin longitudinal enel frente del tnel. La estructura soporte, de un sector deltnel, es situada por delante del frente de avance, estabi-lizando el rea, tanto transversal como longitudinalmen-te, durante el avance, hasta que se instala el sostenimien-to definitivo.

Se trata de un sistema de fcil ejecucin, siendo sta unade sus principales ventajas, debido al tipo y coste de losequipos utilizados en la instalacin (jumbo de perfora-cin en avance) y la baja especializacin de los opera-rios, adaptndose perfectamente a las variaciones de lascondiciones geolgicas.

Las armaduras soporte, colocadas por delante del frente,se solapan en cierta longitud que depender de las carac-tersticas geomtricas del tnel.

CAPTULO I: Conceptos generales Paraguas en tneles

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El sistema puede ser empleado en cualquier infraestruc-tura que presente macizos rocosos dbiles y alteradostales como:

Formaciones complejas Tramos con hundimientos Terrenos cohesivos Terrenos con bolos y bloques Roca fracturada Terreno arenoso o de gravas (con cementacin adi-

cional).

Los paraguas de micropilotes presentan una alta adapta-cin a las variaciones de las condiciones geolgicas ygeotcnicas del macizo. Se instalan de una forma muysencilla gracias al tipo de maquinaria empleada en sucolocacin y los operarios que los instalan no requierenformacin especfica que no sea la propia del manejo deljumbo de perforacin.

Aspectos bsicos de los paraguas demicropilotes

Se denominan paraguas ligeros aquellos que se realizancon bulones de dimetros entre 22 mm y 25 mm y para-guas pesados a los que se realizan mediante la instala-cin de micropilotes de dimetros entre 72 mm y 168mm.

La colocacin de paraguas de micropilotes en tnelesest especialmente recomendada como sostenimientoprovisional en terrenos con ndices RMR (Bieniawski)entre 10 y 30 y como auxiliar para la inyeccin en terre-nos muy sueltos con ndices RMR entre 10 y 20. Por lotanto, se trata de un sistema altamente recomendado entneles superficiales excavados en terrenos blandos,tneles que discurran a travs de terrenos meteorizados,tneles que vayan a atravesar zonas de falla y tneles enterrenos con susceptibilidad al colapso.

CAPTULO I: Conceptos generales Paraguas en tneles

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Un paraguas se compone de un nmero determinado demicropilotes colocados normalmente siguiendo el perfilde la bveda del tnel, a una distancia dada de sta, y auna distancia determinada por las necesidades del pre-sostenimiento. En ocasiones especiales, los micropilotespueden colocarse en el propio frente de excavacin pararealizar inyecciones de consolidacin y/o lateralmenteen la posicin de zapateras para realizar un presosteni-miento del hastial.

Fases de ejecucin de un paraguas yequipos adecuados

Las fases para la ejecucin de un paraguas son:

Posicionamiento y estabilizacin del equipo/mquinaen el frente de trabajo.

Perforacin de los taladros y colocacin simultneade la armadura.

Inyeccin de la lechada de cemento. Avance de la excavacin en una longitud igual a la

del paraguas ejecutado menos la distancia de solapeentre paraguas.

La colocacin de micropilotes hasta un dimetro de tubo114,3 mm se puede realizar mediante un jumbo normalde avance en tneles, con fungibles idnticos a los quese utilizan en perforacin para voladura en frente, lo quesupone una gran ventaja en el desarrollo de las laboresde ejecucin del tnel.

En cuanto al jumbo requerido es el mismo que se emplea-ra para perforacin y voladura, con unas pequeasadaptaciones para poder realizar la colocacin de para-guas que consisten en:

Colocacin de un dispositivo de gua frontal de avan-ce para la tubera.

Colocacin de un centralizador de desplazamiento dela tubera.

As como el uso de herramientas especiales para ladesconexin de la sarta y el roscado de los tubos.

CAPTULO I: Conceptos generales Paraguas en tneles

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Las prestaciones exigibles al martillo del Jumbo depen-den del dimetro del taladro a realizar, siendo totalmen-te independientes del dimetro de la armadura a colocar.

Consideraciones generales

Un aspecto importante a tener en cuenta en la instalacinde paraguas en tneles es la desviacin admisible en eltaladro. Con perforacin simtrica mediante sistemaSymmetrix, las desviaciones laterales y hacia arriba sonprcticamente despreciables. La desviacin vertical en eltaladro, debida al peso de la sarta y de la armadura;depende de las condiciones del terreno, debiendo estarpor debajo de 500 mm en una longitud total de 15 m.

Por lo anteriormente mencionado, el posicionamiento dela armadura se realizar con un ngulo de divergenciaentre 5 y 10, tomando una forma troncocnica y permi-tiendo el solape entre paraguas consecutivos para garan-tizar la estabilidad del frente.

El problema que podra suponer la presencia de agua enel terreno puede controlarse mediante tubos especialescaptadores de agua colocados estratgicamente en elparaguas de presostenimiento. Con armadura preparadaes posible realizar el drenaje del terreno a la vez que serealiza el presostenimiento.

CAPTULO I: Conceptos generales Paraguas en tneles

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Descripcin del sistema

Symmetrix Permanente es un sistema de perforacinconcntrico, patentado por Atlas Copco, para micropilo-tes horizontales con instalacin de armadura simultne-amente. La rotopercusin se aplica a travs de lossiguientes elementos:

Boca piloto accionada por martillo en cabeza; poseeamplios taladros internos para la entrada del aire (oaire y agua) para el barrido y amplias ranuras exter-nas para el retorno.

Corona que gira solidaria ala boca piloto por un acopla-miento interno de sistemabayoneta.

Zapata a la cual est soldadala armadura libre, esto permi-te que la armadura no gire y,por lo tanto, las necesidadesde par en la cabeza de rota-cin son menores.

El medio de lavado del taladro ms habitual en martilloen cabeza es el agua (consumo mnimo de uno 180litros/minuto a 10 bar de presin). El lavado es forzadoa retornar desde el fondo del taladro por el interior de laarmadura, lo que posibilita una velocidad mxima conuna degradacin del terreno mnima.

CAPTULO II: Sistema Symmetrix Permanente

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Principio de trabajo

El mtodo de trabajo del sistema es muy sencillo: Laboca piloto se conecta a la corona mediante un acopla-miento tipo bayoneta. Ambos rotan solidaria y sincroni-zadamente abriendo el taladro suficientemente comopara permitir introducir la armadura. La corona gira librede la zapata, esta ltima soldada a la armadura que esarrastrada durante la perforacin sin movimiento algunode rotacin. La fuerza de penetracin es transmitidadesde la sarta de perforacin a la boca piloto que percu-te la corona.

El flujo de aire o aire/agua es expulsado por