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José Herrera Aliste
Subgerente OOCC, Túneles y EstructurasGerencia de Desarrollo de ProyectosMetro de Santiago
08 Nov 2013
Construction Methods Evolution in Metro Tunnels
Evolución Métodos Constructivosen Túneles de Metro
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EvoluciónMétodos Constructivos <=> Sustentabilidaden Túneles de Metro
Evolución de Excavación en Trinchera a Excavación en Túnel
aporta en Sustentabilidad en los siguientes aspectos:
• Social Disminuye impacto sobre la comunidad
• Ambiental Disminuye emisiones al medio
• Económica Disminuye lucro cesante de locales ycomercios cercanos
Presentación
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Hasta el año 1995 históricamente las Líneas de Metro se realizabande la siguiente forma:
Construcción de las interestaciones a tajo abierto con taludes y
con paredes entibadas utilizando puntales.Hubo una experiencia de muros con paredes moldeadas, elmuro Bachy, entre Ciudad del Niño y Lo Ovalle.
Construcción de las estaciones a tajo abierto, excavaciones con
taludes y con entibaciones utilizando puntales.
Evolución de las obras subterráneas
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Para el desarrollo de estas obras se ocupaba mucho terreno eimplicaba complejas labores que demandaban de excesivotiempo y costo, y con muchas externalidades negativas (desvíos detránsito, demolición de vialidad urbana y parques, cambios deservicios, emisiones de polvo y ruido, lucro cesante, reconstrucción
de la vialidad y parques, etc.), y así fue en:Alameda.
Providencia.
Apoquindo.
Parque El Llano.
Gran Avenida.
Av. Balmaceda.
Evolución de las obras subterráneas
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L1, CONSTRUCCION TUNEL
APOQUINDO-CRUZ DEL SUR
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L1, EXCAVACION TUNELAPOQUINDO-E. LILLO
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L1, SECTOR LUIS THAYEROJEDA- PROVIDENCIA
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L1, CUBIERTA TUNELSECTOR HOLANDA
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Vigas y losa de
cubierta
Mesanina
EXCAVACIÓN CON TALUDES
~35 m.
Andén
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ESTACIONES
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L1, ESTACION TOBALABAVISTA DESDE EL ORIENTE
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L1, ESTACION EL GOLF VISTADESDE EL ORIENTE
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Durante el Proyecto Línea 5:
Se impulsó la construcción de las interestaciones por tuneleadoadoptando el nuevo método austriaco N.A.T.M. (New Austrian
Tunnelling Method).
Se uso en el Parque Bustamante y San Esteban de Hungría.
Posteriormente en el Parque Forestal y en las calles Monjitas yCatedral para la extensión de la Línea 5 al centro.
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Conceptos básicos del N.A.T.M.:
• El método N.A.T.M. se basa en aprovechar la capacidad del suelo detomar los esfuerzos que se generan durante la excavación de untramo de túnel.
• Requiere seguir una secuencia constructiva predefinida: bóveda,banco, contra bóveda, durante la cual el suelo redistribuye susesfuerzos internos.
•
Se debe controlar que las deformaciones del suelo, tanto a nivelsuperficial, como de la sección de excavación, se mantengan dentrode un rango aceptable.
• Para controlar lo anterior, a medida que se excava se coloca marcosde sostenimiento y un revestimiento de hormigón proyectado(shotcrete) que toma los esfuerzos que no toma el suelo.
•
Requiere suelos homogéneos y con regular o buena capacidad desoporte.
• La excavación se realiza con retroexcavadora convencional y seretira la marina en camiones, se utiliza bombas de shortcretemanuales o robotizadas, todos equipos de amplio uso en lasconstructoras nacionales.
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METODO CONSTRUCTIVO EXCAVACIÓN Y REVESTIMIENTO PRIMARIOTÚNELES (NATM)
SECUENCIA EXCAVACIÓN TUNELES CICLO ESTANDAR:1. 1ª BOVEDA
2. 1er BANCO3. 2ª BOVEDA4. 2º BANCO5. CONTRABOVEDA
En general, 1 m. de distancia entre
marcos
hexc
8 m.
aexc.
9 m.
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BOVEDA Y BANCO
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ARMADURA BOVEDA Y MOLDEREVESTIMIENTO DEFINITIVO
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La construcción de las estaciones continuó a tajo abierto,entibaciones con pilotes excavados a máquina, empleandopuntales primero en L5, Baquedano y Cola de Maniobras de
La Florida y luego en la extensión al centro mediante anclajes,Bellas Artes, Plaza de Armas, Santa Ana.
Se minimizó así el ancho de las excavaciones.
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ESTACIONES
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Pilotes
estructurales
Mesanina
Nivel de terreno
Tirantes
ENTIBACIÓN CON PILOTES Y ANCLAJES
Vigas y losa de
cubierta
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ESTACION BELLAS ARTES
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Nivel de terreno
Puntales
Mesanina
Andén
Pilotes
estructurales
ENTIBACIÓN CON PILOTES Y PUNTALES
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BAQUEDANO
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PLAZA ARMAS
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PLAZA ARMAS
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SANTA ANA
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SANTA ANA
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Las excavaciones de las estaciones de las extensiones de líneas
existentes y las de las nuevas líneas, incluyendo las actualmenteen ejecución, de la red de Metro, están siendo realizadas entúnel, método N.A.T.M.
Las secciones de los túneles de estación son del orden de 150 a180 m2 (tres veces la sección de las interestaciones).
Esto se aplicó para las extensiones de la L5 a Quinta Normal, L2Norte y Sur, Línea 4, Línea 2 Recoleta, L1 Oriente y L5 Poniente(Línea Maipú).
Evolución de las obras subterráneas
Y FINALMENTE HOY LAS ESTACIONESSE HACEN POR TUNELEADO
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Construidos a partir piques laterales que servirán de acceso ala estación y para alojar los locales técnicos y de servicios.
TÚNELES ESTACIONES
Evolución de las obras subterráneas
Estaciones desde piques circulares
Estaciones desde piquesrectangulares
Métodos constructivos poco perturbadores.
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(a) Túnel de Acceso Interestación A = 50 m2
(b) Túnel de Acceso Estaciones : A = 100 - 150 m2
(c) Túnel Andenes Estaciones Intermedias: A = 120 - 140 m2
(d) Túnel Andenes Estaciones Terminales: A = 160 - 180 m2
(a) (b) (c) (d)
SECCIONES DE TÚNELES
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PIQUE Y GALERÍA
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SECCIÓN DE TÚNEL ESTACIÓN
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SECCIÓN DE TÚNEL ESTACIÓN
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Método simple: usa maquinaria convencional y mano de obra
local. Proporciona flexibilidad para atacar por varios frentes los túneles
en la medida de tener puntos de acceso.
Programa de túneles de estaciones puede manejarseindependiente de los túneles de interestación.
Con 8 frentes de trabajo ( 4 piques y galerías) se logra avances deal menos 18 metros por día, similar a una tunelera.
Se puede construir por tramos y con más de un Contratista, adiferencia de un sistema con tuneleras en que sólo podría haberun contratista por tunelera.
Si hay atrasos por singularidades del suelo, debilidades de uncontratista de un tramo, se puede corregir mediante piquesadicionales, o el traspaso de obras a otro contratista con mejoresavances.
Porqué y cuándo usar el N.A.T.M.
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Utilización del Shotcrete en túneles
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En los recientes diseños de túneles, gracias al mejorconocimiento del comportamiento del suelo, y a los avancestecnológicos (softwares, hormigones, aditivos, etc.), se halogrado una importante optimización de los espesores de los
revestimientos de los túneles interestación, llegando a 30 cms.totales (revestimiento primario+secundario), lo que hadisminuido considerablemente los volúmenes de excavación,de hormigón proyectado, y toda la cadena de producciónasociada, etc.).
También, gracias a los avances tecnológicos, se ha mutadode hormigón proyectado por vía seca, a shotcrete por víahúmeda, con utilización de robots de proyección.
RESULTADOS EN TÚNELES
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Evoluciónen los Diseños de <=> Sustentabilidadlos Túneles de Metro
Disminución de espesores de los túneles, del trabajo conjunto delos revestimientos, de la metodología de proyección delhormigón aporta en Sustentabilidad en los siguientes aspectos:
• Social Disminuye impacto sobre los operarios y la
comunidad• Ambiental Disminuye emisiones al medio
• Económica Disminuye los costos
Conclusiones
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