Construction Methods Evolution in Metro Tunnels
Evolución Métodos Constructivos
en Túneles de Metro
José Herrera Aliste
Subgerente OOCC, Túneles y Estructuras
Gerencia de Desarrollo de Proyectos
Metro de Santiago
08 Nov 2013
Presentación
Evolución
Métodos Constructivos
en Túneles de Metro
<=>
Sustentabilidad
Evolución de Excavación en Trinchera a Excavación en Túnel
aporta en Sustentabilidad en los siguientes aspectos:
• Social
• Ambiental
• Económica
Disminuye impacto sobre la comunidad
Disminuye emisiones al medio
Disminuye lucro cesante de locales y
comercios cercanos
Evolución de las obras subterráneas
Hasta el año 1995 históricamente las Líneas de Metro se realizaban
de 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, el
muro 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
Para el desarrollo de estas obras se ocupaba mucho terreno e
implicaba complejas labores que demandaban de excesivo
tiempo y costo, y con muchas externalidades negativas (desvíos de
tránsito, demolición de vialidad urbana y parques, cambios de
servicios, 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.
L1, CONSTRUCCION TUNEL
APOQUINDO-CRUZ DEL SUR
L1, EXCAVACION TUNEL
APOQUINDO-E. LILLO
L1, SECTOR LUIS THAYER
OJEDA- PROVIDENCIA
L1, CUBIERTA TUNEL
SECTOR HOLANDA
Evolución de las obras subterráneas
ESTACIONES
~35 m.
Vigas y losa de
cubierta
Mesanina
Andén
EXCAVACIÓN CON TALUDES
L1, ESTACION TOBALABA
VISTA DESDE EL ORIENTE
L1, ESTACION EL GOLF VISTA
DESDE EL ORIENTE
Evolución de las obras subterráneas
Durante el Proyecto Línea 5:
Se impulsó la construcción de las interestaciones por tuneleado
adoptando 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 y
Catedral para la extensión de la Línea 5 al centro.
Evolución de las obras subterráneas
Conceptos básicos del N.A.T.M.:
• El método N.A.T.M. se basa en aprovechar la capacidad del suelo de
tomar los esfuerzos que se generan durante la excavación de un
tramo de túnel.
• Requiere seguir una secuencia constructiva predefinida: bóveda,
banco, contra bóveda, durante la cual el suelo redistribuye sus
esfuerzos internos.
• Se debe controlar que las deformaciones del suelo, tanto a nivel
superficial, como de la sección de excavación, se mantengan dentro
de un rango aceptable.
• Para controlar lo anterior, a medida que se excava se coloca marcos
de 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 de
soporte.
• La excavación se realiza con retroexcavadora convencional y se
retira la marina en camiones, se utiliza bombas de shortcrete
manuales o robotizadas, todos equipos de amplio uso en las
constructoras nacionales.
Evolución de las obras subterráneas
SECUENCIA EXCAVACIÓN TUNELES CICLO ESTANDAR:
1.
2.
3.
4.
5.
1ª BOVEDA
1er BANCO
2ª BOVEDA
2º BANCO
CONTRABOVEDA
En general, 1 m. de distancia entre
marcos
hexc
8 m.
aexc.
9 m.
METODO CONSTRUCTIVO EXCAVACIÓN Y REVESTIMIENTO PRIMARIO
TÚNELES (NATM)
BOVEDA Y BANCO
ARMADURA BOVEDA Y MOLDE
REVESTIMIENTO DEFINITIVO
Evolución de las obras subterráneas
ESTACIONES
 La construcción de las estaciones continuó a tajo abierto,
entibaciones con pilotes excavados a máquina, empleando
puntales 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.
Evolución de las obras subterráneas
Pilotes
estructurales
Nivel de terreno
Vigas y losa de
cubierta
Tirantes
Mesanina
ENTIBACIÓN CON PILOTES Y ANCLAJES
ESTACION BELLAS ARTES
Evolución de las obras subterráneas
Pilotes
estructurales
Nivel de terreno
Puntales
Mesanina
Andén
ENTIBACIÓN CON PILOTES Y PUNTALES
BAQUEDANO
CONTENIDOS DEL DOCUMENTO
BAQUEDANO
CONTENIDOS DEL DOCUMENTO
BAQUEDANO
CONTENIDOS DEL DOCUMENTO
BAQUEDANO
CONTENIDOS DEL DOCUMENTO
PLAZA ARMAS
CONTENIDOS DEL DOCUMENTO
PLAZA ARMAS
CONTENIDOS DEL DOCUMENTO
PLAZA ARMAS
CONTENIDOS DEL DOCUMENTO
SANTA ANA
CONTENIDOS DEL DOCUMENTO
SANTA ANA
CONTENIDOS DEL DOCUMENTO
SANTA ANA
CONTENIDOS DEL DOCUMENTO
Evolución de las obras subterráneas
Y FINALMENTE HOY LAS ESTACIONES
SE HACEN POR TUNELEADO
 Las excavaciones de las estaciones de las extensiones de líneas
existentes y las de las nuevas líneas, incluyendo las actualmente
en ejecución, de la red de Metro, están siendo realizadas en
túnel, método N.A.T.M.
 Las secciones de los túneles de estación son del orden de 150 a
180 m2 (tres veces la sección de las interestaciones).
 Esto se aplicó para las extensiones de la L5 a Quinta Normal, L2
Norte y Sur, Línea 4, Línea 2 Recoleta, L1 Oriente y L5 Poniente
(Línea Maipú).
Evolución de las obras subterráneas
TÚNELES ESTACIONES
Construidos a partir piques laterales que servirán de acceso a
la estación y para alojar los locales técnicos y de servicios.
Estaciones desde piques circulares
Estaciones desde piques
rectangulares
Métodos constructivos poco perturbadores.
Evolución de las obras subterráneas
SECCIONES DE TÚNELES
(a)
)
(b)
)
(c)
)
(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
(d)
)
PIQUE Y GALERÍA
SECCIÓN DE TÚNEL ESTACIÓN
SECCIÓN DE TÚNEL ESTACIÓN
Porqué y cuándo usar el N.A.T.M.
 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
independiente de los túneles de interestación.
manejarse
 Con 8 frentes de trabajo ( 4 piques y galerías) se logra avances de
al menos 18 metros por día, similar a una tunelera.
 Se puede construir por tramos y con más de un Contratista, a
diferencia de un sistema con tuneleras en que sólo podría haber
un contratista por tunelera.
 Si hay atrasos por singularidades del suelo, debilidades de un
contratista de un tramo, se puede corregir mediante piques
adicionales, o el traspaso de obras a otro contratista con mejores
avances.
Utilización del Shotcrete en túneles
Evolución de las obras subterráneas
RESULTADOS EN TÚNELES
En los recientes diseños de túneles, gracias al mejor
conocimiento del comportamiento del suelo, y a los avances
tecnológicos (softwares, hormigones, aditivos, etc.), se ha
logrado una importante optimización de los espesores de los
revestimientos de los túneles interestación, llegando a 30 cms.
totales (revestimiento primario+secundario), lo que ha
disminuido considerablemente los volúmenes de excavación,
de hormigón proyectado, y toda la cadena de producción
asociada, etc.).
También, gracias a los avances tecnológicos, se ha mutado
de hormigón proyectado por vía seca, a shotcrete por vía
húmeda, con utilización de robots de proyección.
Conclusiones
Evolución
en los Diseños de
los Túneles de Metro
<=>
Sustentabilidad
Disminución de espesores de los túneles, del trabajo conjunto de
los revestimientos, de la metodología de proyección del
hormigón aporta en Sustentabilidad en los siguientes aspectos:
• Social
• Ambiental
• Económica
Disminuye impacto sobre los operarios y la
comunidad
Disminuye emisiones al medio
Disminuye los costos
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3843_3. - Hormigón Sustentable