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“SOSTENIMIENTO Y REFUERZO EN LA
EXCAVACION DE TUNELES”
GEOTECNIA APLICADA EN MECANICA DE SUELOS Y GEOMECANICA DE ROCAS
Ing. Víctor Tolentino Yparraguirre Msc. Consultor Geotécnico
INTRODUCCION
• Debemos tener en cuenta que el sostenimiento de roca es un término usado para describir procedimientos y materiales aplicados para mejorar la estabilidad y mantener la capacidad portante de la roca circundante a la excavación. El objetivo principal de un elemento de sostenimiento es movilizar y conservar el esfuerzo o resistencia inherente a la masa rocosa para que se autosoporte.
• El sostenimiento de roca generalmente combina los efectos de refuerzo con elementos tales como pernos de roca y soportes con la aplicación de hormigón proyectado, malla metálica y cimbras de acero, los cuales soportan cargas de bloques rocosos aislados por discontinuidades estructurales o zonas de roca suelta.
9. SOSTENIMIENTO Y REFUERZO EN LA EXCAVACION DE TUNELES
CICLO DE TRABAJO EN LA EXCAVACION
PERFORACION (0.00-0.40T)
SOSTENIMIENTO (0.75-
0.90T)PERNOS
SOSTENIMIENTO (0.90-1.00T)
SHOTCRETE
PERFORACION (0.00-
0. 00T)
LIMPIEZA (0.42-0.75T) VOLADURA (0.40-0.42T)
40% 2 % 33%
15%
10%
40%
110
1 23
4
11
9
12
75
6
2
3
8
10
37
95 36
PERFORACION Y VOLADURA RELACION CON EL
SOSTENIMIENTO
9. SOSTENIMIENTO Y REFUERZO EN LA EXCAVACION DE TUNELES
PERFORACION Y VOLADURA
Perforación y voladura forman un conjunto.
El hueco perforado correctamente no sirve de nada, si en la fase de voladura este
se carga con explosivos de potencia y cantidad equivocadas.
Lo mismo ocurre cuando la carga del explosivo es adecuada pero el taladro en su
profundidad, paralelismo y densidad no es el correcto.
9. SOSTENIMIENTO Y REFUERZO EN LA EXCAVACION DE TUNELES
FACTORES PARA EFECTUAR LA VOLADURA
GEOMECANICA
VOLADURA
FACTOR DE
ENERGIA
METODOS DE
TRABAJO
PLANEAMIENTO
NO SI SI
NO
SI SI
9. SOSTENIMIENTO Y REFUERZO EN LA EXCAVACION DE TUNELES
RESISTENCIA DEFORMABILIDAD
RESISTENCIA A LA TRACCIÓN
RESISTENCIA A COMPRESIÓN
UNIAXIAL: RCU
RESISTENCIA A COMPRESIÓN
TRIAXIAL: COHESIÓN = C
ANGULO DE FRICCIÓN = Ø
MÓDULOS ELÁSTICOS:
MÓDULO DE YOUNG = E
MÓDULO DE POISSON = V
ENERGIA REQUERIDA DEL EXPLOSIVO
PARÁMETROS GEOMECÁNICOS
PROPIEDADES DE INGENIERÍA
9. SOSTENIMIENTO Y REFUERZO EN LA EXCAVACION DE TUNELES
PERFORABILIDAD DE LA ROCA
La perforabilidad de las Rocas estarán en función a las propiedades físicas que influyen en los mecanismos de penetración y consecuentemente en la aleación del método de perforación.
Estas propiedades son:
– Dureza
– Resistencia a la Compresión
– Elasticidad
– Plasticidad
– Abrasividad
– Textura
– Estructura
– Características de rotura.
9. SOSTENIMIENTO Y REFUERZO EN LA EXCAVACION DE TUNELES
PERFORABILIDAD DE LA ROCA
ESTRUCTURA
Las propiedades estructurales de los macizos rocosos, tales como la esquistocidad, planos de estratificación, juntas, diaclasas y fallas así como el rumbo y el buzamiento de estas afectan a la linealidad de los barrenos, a los rendimientos de perforación y a la estabilidad de las paredes de los taladros.
9. SOSTENIMIENTO Y REFUERZO EN LA EXCAVACION DE TUNELES
VOLADURA EN ROCAS CON ESTRUCTURAS
9. SOSTENIMIENTO Y REFUERZO EN LA EXCAVACION DE TUNELES
PERFORABILIDAD DE LA ROCA
ESTRUCTURAS
9. SOSTENIMIENTO Y REFUERZO EN LA EXCAVACION DE TUNELES
CALIDAD DE LA PERFORACION
INFLUYE EN UN 75 % EN LA VOLADURA
HECHO UN DISEÑO DE PERFORACION, SE
COMETE ALGUNOS ERRORES COMO:
1. Error de Replanteo.
2. Error de Inclinación y Dirección.
3. Error de Desviación.
4. Error de Profundidad.
5. Taladros Estrechos, Perdidos u Omitidos.
5 4
3
2
1
9. SOSTENIMIENTO Y REFUERZO EN LA EXCAVACION DE TUNELES
CALIDAD DE LA PERFORACION
Resultados de una mala calidad de perforacion
Mala fragmentación.
Inadecuado rendimiento del explosivo.
Sobre excavaciones.
Voladura fallada.
Formacion de callos o pechos
9. SOSTENIMIENTO Y REFUERZO EN LA EXCAVACION DE TUNELES
VOLADURA SOBREDIMENSIONADA
ZONA DETERIORADA POR
VOLADURAS MUY POTENTES
9. SOSTENIMIENTO Y REFUERZO EN LA EXCAVACION DE TUNELES
SOSTENIMIENTOS Y REFUERZOS EN EL
MACIZO ROCOSO
9. SOSTENIMIENTO Y REFUERZO EN LA EXCAVACION DE TUNELES
Realizar un sostenimiento oportuno, adecuado, económico y seguro.
Conseguir que el trabajo de Excavación y Sostenimiento sea de un solo Equipo de Trabajo.
Conseguir la Capacitación adecuada del personal que realiza el trabajo, tanto Técnicos como Profesionales y así
obtener un servicio de Calidad.
Todo el personal técnico y profesional identifique que los trabajos de Perforación y Voladura es fundamental para
el sostenimiento.
Conseguir una supervisión de los trabajos de sostenimiento con la cantidad necesaria de personal técnico y
profesional.
Disminuir significativamente el sostenimiento con cuadros de madera y reemplazar pos shotcrete.
Terminar los trabajos de reemplazamiento de cuadros por shotcrete en zonas desarrollo.
Conseguir que el sostenimiento con shotcrete sea únicamente por vía húmeda.
OBJETIVOS Y ALCANCES
PROBLEMAS EN SOSTENIMIENTO(SHOTCRETE)
CONTROL POR FALTA DE
PERSONAL
NO SE CUMPLE
CON DOSIFICACION
ADECUADA
MAL CONTROL
DEL DISEÑO DE
PERFORACION Y
VOLADURA
CALIDAD DE LOS
MATERIALES y
PRESENCIA SULFATOS
FALTA DE
ABASTECIMIENTO DE
AIRE PARA LANZADO
INEXPERIENCIA EN
SERVICIO
LOGISTICA
DIFERENTE POR
ZONAS DE
TRABAJO
PRECIO UNITARIO DE
PARTIDAS PARA
SOSTENIMIENTO
INCUMPLIMIENTO DEL
SERVICIO POR P.U.
PAGADO
PROBLEMAS EN SOSTENIMIENTO(CUADROS)
CAMBIO CONTINUO DE
CUADROS DE MADERA ($)
NO SE CUMPLE
CON ESTANDARES
DE TRABAJO
FALTA DE PERSONAL
ESPECIALIZADO
NO SE CUMPLE CON EL
CICLO DE TRABAJO
CUADROS MAL
COLOCADOS EN ZONAS
DE PRODUCCION
RIESGO EN ZONAS DE
TRABAJO (TRANSITO)
LOGISTICA
DIFERENTE POR
ZONAS DE
TRABAJO
CUADROS DE MADERA
VIEJOS
PROBLEMAS EN SOSTENIMIENTO(PERNOS)
COLOCACION EXCESIVA
DE SPLIT SET
NO SE CUMPLE
CON DIAMETRO
ADECUADO DE PERF.
NO CONTROL EN LA
COLOCACION DEL
SPLIT SET
NO SE CUMPLE CON
RECOMENDACIÓN
GEOMECANICA
SPLIT SET ESTAN
SIRVIENDO COMO
DRENES PARA AGUA
NO AL USO DE LA BARRA
HELICOIDAL
MATERIAL
IMPORTADO
SPLIT SET NO TRABAJAN
EN LA MAYORIA DE
CASOS
PROBLEMAS EN SOSTENIMIENTO(MALLA)
MALA COLOCACION DE LA
MALLA
UTILIZACION DE
SPLIT SET EN LA
COLOCACION DE
MALLA
FALTA DE PERSONAL
ESPECIALIZADO EN
LA COLOCACION
NO SE CUMPLE CON EL
CICLO DE TRABAJO MALLAS COLOCADAS
COMO GUARDACABEZA
NO USAN CANCAMOS DE
FIJACION
AUMENTO DE
VOLUMEN DE
SHOTCRETE EN
SOSTENIMIENTO
UTILIZACION DE
SHOTCRETE CON FIBRAS
DE ACERO Y MALLA
