José Herrera Aliste Subgerente OOCC, Túneles y Estructuras Gerencia de Desarrollo de Proyectos...

José Herrera AlisteSubgerente OOCC, Túneles y Estructuras

Gerencia de Desarrollo de ProyectosMetro de Santiago

08 Nov 2013

Construction Methods Evolution in Metro Construction Methods Evolution in Metro

TunnelsTunnels Evolución Métodos Evolución Métodos ConstructivosConstructivos

en Túneles de Metroen Túneles de Metro

Evolución Métodos 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 y

comercios cercanos

Presentación

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.

Evolución de las obras subterráneas

L1, CONSTRUCCION TUNEL

APOQUINDO-CRUZ DEL SUR

L1, EXCAVACION TUNEL APOQUINDO-E. LILLO

L1, SECTOR LUIS THAYER OJEDA- PROVIDENCIA

L1, CUBIERTA TUNEL SECTOR

HOLANDA

Vigas y losa de cubierta

Mesanina

EXCAVACIÓN CON TALUDES

~35 m.

Andén

Evolución de las obras subterráneasESTACIONES

L1, ESTACION TOBALABA VISTA

DESDE EL ORIENTE

L1, ESTACION EL GOLF VISTA DESDE EL

ORIENTE

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

METODO CONSTRUCTIVO EXCAVACIÓN Y REVESTIMIENTO PRIMARIO TÚNELES (NATM)

SECUENCIA EXCAVACIÓN TUNELES CICLO ESTANDAR:

1. 1ª BOVEDA2. 1er BANCO3. 2ª BOVEDA4. 2º BANCO5. CONTRABOVEDA

En general, 1 m. de distancia entre marcos

hexc 8 m.

aexc.9 m.

Evolución de las obras subterráneas

BOVEDA Y BANCO

ARMADURA BOVEDA Y MOLDE REVESTIMIENTO DEFINITIVO

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

ESTACIONES

Pilotes estructurales

Mesanina

Nivel de terreno

Tirantes

ENTIBACIÓN CON PILOTES Y ANCLAJES

Vigas y losa de cubierta

Evolución de las obras subterráneas

ESTACION BELLAS ARTES

Nivel de terreno

Puntales

Mesanina

Andén

Pilotes estructurales

ENTIBACIÓN CON PILOTES Y PUNTALES

Evolución de las obras subterráneas

BAQUEDANO

CONTENIDOS DEL DOCUMENTO

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BAQUEDANO

CONTENIDOS DEL DOCUMENTO

BAQUEDANO

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BAQUEDANO

PLAZA ARMAS

CONTENIDOS DEL DOCUMENTO

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PLAZA ARMAS

CONTENIDOS DEL DOCUMENTO

PLAZA ARMAS

CONTENIDOS DEL DOCUMENTO

SANTA ANA

CONTENIDOS DEL DOCUMENTO

SANTA ANA

CONTENIDOS DEL DOCUMENTO

SANTA ANA

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

Y FINALMENTE HOY LAS ESTACIONES

SE HACEN POR TUNELEADO

Construidos a partir piques laterales que servirán de acceso a la estación y para alojar los locales técnicos y de servicios.

TÚNELES ESTACIONES

Evolución de las obras subterráneas

Estaciones desde piques circulares

Estaciones desde piques rectangulares

Métodos constructivos poco perturbadores.

(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

Evolución de las obras subterráneas

PIQUE Y GALERÍA

SECCIÓN DE TÚNEL ESTACIÓN

SECCIÓN DE TÚNEL ESTACIÓN

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 manejarse independiente de los túneles de interestación.

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.

Porqué y cuándo usar el N.A.T.M.

Utilización del Shotcrete 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.

RESULTADOS EN TÚNELES

Evolución de las obras subterráneas

Evolución en los Diseños de <=> Sustentabilidadlos Túneles de Metro

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 Disminuye impacto sobre los operarios y la comunidad

• Ambiental Disminuye emisiones al medio• Económica Disminuye los costos

Conclusiones