ESTUDIOS DE INGENIERIA DEL TUNEL MARCAVALLE EN LA VIA DE EVITAMIENTO LA OROYA - PERU ANTONIO SAMANIEGO ORLANDO FELIX CARLOS SOLDI

Transcripción

1 ESTUDIOS DE INGENIERIA DEL TUNEL MARCAVALLE EN LA VIA DE EVITAMIENTO LA OROYA - PERU ANTONIO SAMANIEGO ORLANDO FELIX CARLOS SOLDI

2 UBICACION LA OROYA Pachachaca

3 El Proyecto La vía de evitamiento La Oroya, evitará que el tráfico de Lima a Cerro de Pasco y/o Tarma pase por la ciudad de La Oroya La longitud de la vía es de 14.2km, que incluye 2 intercambios viales La vía de evitamiento comprende 5 puentes y 2 túneles El Proyecto corresponde al Diseño Definitivo de los Túneles y Puentes

4 Km = km Carretera La Oroya-Cerro de Pasco Puente Shinca Distribuición Tunel Shinca Del Proyecto Puente Tambo Tunel Marcavalle VIA DE EVITAMIENTO Km = km Carretera Central Puente Curipata

5 Alcance de los Trabajos Programación y ejecución del programa de investigaciones de campo Definición del trazo definitivo de la vía en cada puente y túnel Diseño a nivel definitivo de los puentes y túneles Elaboración de expedientes de licitación

6 Datos básicos Temperaturas: 9.1 ºC media anual, 23.3 ºC máxima instantánea y ºC mínima instantánea Altitud: entre 3,770 y 4,000 msnm Precipitación: mm media, 35.9 mm máxima en 24 horas Dimensiones principales: ESTRUCTURA Puente intercambio N 1 Puente Curipata Puente Tambo Túnel Marcavalle Túnel Shinca Puente Shinca Puente Intercambio N 2 DIMENSIONES 14.5 m. 71 m. 170 m m. 141 m. 140 m. 40 m.

7 TUNELES - INTRODUCCION Las dimensiones generales de los túneles son: Túnel Longitud Ancho Alto Sección Revestimiento (m) (m) (m) (m 2 ) Marcavalle 1, Concreto Shinca Shotcrete Se limitó pendiente en el túnel a 3.5% para mayor seguridad vial y reducir riesgo de incendios Se limitó radio mínimo de curvas en el túnel a 900m. por motivos de visibilidad Sólo el túnel Marcavalle tendrá ventilación, iluminación, sistema contra incendio y comunicaciones Ambos túneles tendrán sistemas de señalización

8 Investigaciones Geológicas y Geotécnicas Túneles Interpretación de Información Satelital y Aerofoto Mapeo Geológico de la Zona del Proyecto. Esc. 1:50,000 El Mapeo Geológico del Trazo de los túneles se realizó a escala 1:2000, y el de los portales a escala 1:200 Perfiles de Refracción Sísmica y Sondajes Eléctricos Perforaciones Diamantinas con Profundidades de m. Pruebas de Campo: Carga Puntual, Esclerometría, Dilatometría, Orientación de Testigos, Permeabilidad Lugeon, Registros RMR yq Ensayos de Mecánica de Rocas: Corte Directo, Compresión Triaxial, Compresión Uniaxial, propiedades elásticas, Propiedades Físicas, Tracción.

9 Mapa Geológico e Imagen Satélite

10 Fotografías en zona de Túneles Túnel Marcavalle. Portal de Entrada

11 Fotografías en zona de Túneles Túnel Marcavalle. Vista Panorámica del Eje

12 Fotografías en zona de Túneles Túnel Marcavalle. Portal de Salida

13 Túnel Marcavalle Perfil Geotécnico (1)

14 Túnel Marcavalle Perfil Geotécnico (2)

15 Túnel Marcavalle. Sección Típica - Criterios Capacidad de Tránsito requerida en los túneles Ancho y características de la calzada Dimensiones para veredas y zonas de estacionamiento Espacio para ductos, tuberías, cables Drenaje transversal y longitudinal Ubicación de la iluminación y señales de tráfico Espacio para ventiladores

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18 Tipos de Roca Roca Tipo II (Masa Rocosa de Buena Calidad) Roca Tipo III (Masa Rocosa de Calidad Media) Roca Tipo IV (Masa Rocosa de Mala Calidad) Roca Tipo V (Masa Rocosa de Muy Mala Calidad) Calizas sanas, estratificadas y con escaso fracturamiento. RMR > 60 Calizas ligeramente intemperizadas, estratificadas y fracturadas. 60 > RMR > 40 Calizas alteradas, con estratificación delgada, fracturación media a intensa, con intercalaciones de estratos de rocas suaves. 40 > RMR > 25 Rocas muy alteradas, con estratificación muy delgada, fracturación intensa, con las juntas o diaclasas rellenas de material arcilloso, intercaladas con estratos de rocas suaves. RMR < 25 NOTA: Las zonas de los portales hasta los primeros 50 a 100 m de ambos túneles, y las zonas de falla que atraviese la excavación, serán tratadas como masas rocosas de Tipo V.

19 Secuencia de Excavación Avance del frente del túnel, en tres etapas: La parte superior del túnel hasta la bóveda, con 4 m de altura y 7 m. de ancho en el piso La parte inferior de la sección transversal en dos etapas, hasta un piso de trabajo temporal a ubicarse entre 0.70 y 1.0 m por encima del piso final de la excavación Remoción del piso de trabajo empleado durante la excavación de los túneles, hasta alcanzarse la cota de diseño del piso final. Para cada etapa de la excavación, se instalará el refuerzo necesario de acuerdo con la calidad de la masa rocosa que se encuentre.

20 Secuencia de Excavación Vista Isométrica de la Secuencia de Excavación recomendada para los túneles PRIMERA ETAPA 8.30 m 4.30 m SEGUNDA ETAPA 5.50 m

21 Valuación de Calidad del Macizo Rocoso Tipo de roca RMR GSI Calificación II Buena III Regular IV Mala V <20 10 Muy mala

22 Valores de los parámetros de resistencia del macizo rocoso Tipo de Roca m b s a II II IV V

23 Valores del módulo de elasticidad, Relación de Poisson y Módulo de Rigidez del macizo rocoso Tipo de Roca E m (MPa) R. Poisson G (MPa) II 14, ,200 III 6, ,500 IV 2, ,000 V

24 Análisis Estructural del Túnel Pasos utilizados para similar la secuencia de excavación: Estado inicial Excavación del techo del túnel (corona) Se coloca shotcrete temporal en el techo del túnel y se instalan pernos de anclaje. Dado que el shotcrete es reciente. Para el modelamiento se redujo la resistencia y módulo de deformación a E = 10GPa para simular este efecto mientras que los pernos se modelaron a resistencia completa. Excavación de banco del hastial izquierdo y del piso (invert)

25 Análisis Estructural del Túnel Se coloca shotcrete en hastial excavado y se instalan los pernos de anclaje según diseño para cada tipo de roca. Para esta etapa se modela el shotcrete del techo a resistencia completa mientras que el shotcrete del hastial se modela a resistencia y módulo de deformación reducida. Se repite el proceso de manera similar para la excavación del banco del hastial derecho siguiendo los mismos conceptos de resistencia y módulo de deformación. Se modela la capa total de shotcrete a resistencia y módulo de deformación completa. Se instala el revestimiento final se modela a resistencia total se asume que el shotcrete temporal esta deteriorado y todas los esfuerzos han sido transferidos al revestimiento final.

26 Roca Tipo III Factores de Seguridad Etapa 1 (Sin sostenimiento)

27 Roca Tipo III Factores de Seguridad Etapa 1 (Con sostenimiento)

28 Roca Tipo III Factores de Seguridad Etapa 2 (Con Sostenimiento)

29 Roca Tipo III Factores de Seguridad Etapa 3 (Con Sostenimiento)

30 Roca Tipo III Factores de Seguridad Etapa 4 (Con revestimiento final)

31 Roca Tipo III Deformaciones (m) Etapa 0 (Sin Sostenimiento)

32 Roca Tipo III Deformaciones (m) Etapa 1 (Con Sostenimiento)

35 Roca Tipo III Deformaciones (m) Etapa 4 (Con revestimiento final)

36 Roca Tipo III Esfuerzo Principal Mayor (MPa) Etapa 4 (Con revestimiento final)

37 Roca Tipo III Esfuerzo Principal Menor (MPa) Etapa 4 (Con Revestimiento Final)

38 Excavación y Refuerzo por Tipo de Roca 4.00 m PRIMERA ETAPA 8.40 m Roca Tipo II SEGUNDA ETAPA TERCERA ETAPA 11 m 3 m de avance por disparo Pernos de Anclaje de 25 mm diám. - 3 m long., cementados e instalados ocasionalmente (cuando se requiera) 75mm de Shotcrete

39 Excavación y Refuerzo por Tipo de Roca 4.00 m PRIMERA ETAPA 8.40 m Roca Tipo III SEGUNDA ETAPA TERCERA ETAPA 11 m 2 a 3 m de avance por disparo Pernos de Anclaje de 25 mm diám. - 3 m long., cementados y espaciados a 2.0 m en ambas direcciones Una capa de malla de acero electrosoldada 100 mm de Shotcrete

40 Excavación y Refuerzo por Tipo de Roca 4.00 m PRIMERA ETAPA 8.40 m Roca Tipo IV SEGUNDA ETAPA TERCERA ETAPA 11 m 1.50 m de avance por disparo Pernos de Anclaje de 25 mm diám. - 4 m long., cementados y espaciados a 1.5 m en ambas direcciones Una capa de malla de acero electrosoldada 150 mm de Shotcrete Cerchas de acero reticuladas, espaciadas a 1.5 m

41 Excavación y Refuerzo por Tipo de Roca 5.00 m PRIMERA ETAPA Roca Tipo V 6.00 m SEGUNDA ETAPA TERCERA ETAPA CUARTA ETAPA 11 m m de avance por disparo Pernos de Anclaje de 25 mm diám. - 5 m long., cementados y espaciados a 0.8 m en ambas direcciones Una capa de malla de acero electrosoldada 200 mm de Shotcrete Cerchas de acero reticuladas, espaciadas a 0.8 m

42 Monitoreo Geotécnico Sistema de Monitoreo Integrado del Túnel Monitoreo de Deformación Evaluaciones de Nivelación Dimensiones del perfil (Verificación de perfil y curvatura Setting Out Red Geodésica Control mediante laser Sistema de Control mediante laser Control de alineamiento de cerchas en el túnel

43 Instalaciones Auxiliares Túnel Marcavalle Sistema de Ventilación - Demanda de Aire Parámetros CO (m 3 /h) NO x (m 3 /h) Hollín (mg/h) Emisión (m 3 /h ó mg/h) , ,285 1,607,280 Límite Máximo Permisible 200 ppm 15 ppm 1.50 mg/m 3 Caudal de aire necesario (m 3 /h) 182, , , , , , , ,524 1,071,520 Q req (m 3 /s) Velocidad del aire en el túnel (m/s)

44 Instalaciones Auxiliares Túnel Marcavalle Sistema de Ventilación - Criterios de Diseño El aire circulará desde el portal de salida hacia el portal de entrada, por efecto de la pvn. El Túnel Marcavalle, por su longitud, requiere de un sistema de ventilación mecánico. Dilución del monóxido de carbono, gases nitrosos y hollín a niveles máximos permisibles (200 ppm, 15 ppm y 1.5 mg/m 3 respectivamente) La demanda máxima corresponde al año 2020: Se requiere una velocidad de 5 m/s para la dilución del hollín (visibilidad) Para emergencias (incendio en el túnel), se ha considerado una velocidad del aire de 8 m/s. El sistema comprende 13 estaciones de ventilación equipadas con dos impulsores (jet-fans) de 1.5 m de diámetro externo cada una, espaciadas cada 100 m a lo largo del túnel.

45 Túnel Marcavalle Perfil del Sistema de Ventilación Distribución de las estaciones de ventilación a lo largo del Túnel Marcavalle FLUJO DE AIRE 60 m 60 m 60 m 100 m 100 m 100 m 100 m 100 m 100 m 150 m Portal de Entrada Portal de Salida Cada estación consta de dos impulsores (jet fans) de 1500 mm de diámetro externo, equpados con motores de 20 kw c/u y fijados a la bóveda del túnel

46 Túnel Marcavalle. Ubicación de Ventiladores Límite de la excavación 9.00 m 5.30 m Ventiladores de 1500 mm de diam. ext., espaciados cada 100 m a lo largo del eje del túnel 7.10 m 9.80 m 11 m

47 Iluminación - Criterios de Diseño Se diseñó para que el tráfico se aproxime, atraviese y salga del túnel a velocidad apropiada La intensidad de la iluminación se definió por tramos, contados desde los portales. Acceso Umbral (60m) 1raTransición (100m) 2da Transición (100m) Interior Luminancia cd/m2 3, N de lámparas de 91W 224x2 160x2 66x2 102 Las luminarias se instalarán colgadas de la bóveda del túnel a una altura de 5 m. sobre la calzada. Luminarias tipo Vapor de Sodio de Baja Presión. Alimentadores en bandejas metálicas ubicadas en canaletas bajo piso.

48 Túnel Marcavalle Agua Contra Incendio - Criterios de Diseño Se seleccionó un sistema aislado provisto de 2 tanques de abastecimiento de 60 m 3 cada uno. Cuenta con 2 bombas de 500 GPM cada una, una accionada por un motor eléctrico y otra por un grupo diesel. Adicionalmente cuenta con una bomba jockey para mantener presión en el sistema. Permite una presión mínima de 6 atm y abastecer hasta 1200 l/min Se dispondrá cada 100 m, de gabinetes provistos de mangueras de 60 m cada una y de extintores de polvo seco. El sistema está dimensionado para que 2 suministradores contiguos puedan abstecer hasta 1200 l/m a una presión de 0.6 a 1.2 MPa.

49 Túnel Marcavalle. Suministro Eléctrico Línea de transmisión de aproximadamente 1 km desde la SE Alambrón en Huaymanta, a 11KV, y que en el futuro operará a 10KV. Para emergencias grupo diesel y sistema de baterías como back up. La distribución será en tensiones de 480V y 230V. El sistema está capacitado para abastecer una carga de hasta 850kW. La demanda de iluminación será 105kW de día y 18kW de noche. En emergencia, los 15min iniciales se abastecerán con baterías, posteriormente abastecerá el grupo diesel con autonomía de 24 horas.

50 Túnel Marcavalle. Seguridad y Control Caseta de control Sistema de detección de incendio Sistema de detección de polución Sistema de ventilación Manual de mantenimiento Sistema de control de altura de vehículo

51 ESTUDIO DE IMPACTO AMBIENTAL AREA DE INFLUENCIA INDIRECTA Ha sido establecida teniendo en cuenta los límites de las microcuencas Su influencia ha sido determinada por la interacción de los parámetros bióticos, físicos y socioeconómicos Comprende las provincias de Yauli (Yauli, Paccha, San Cristóbal de Sacco, La Oroya y Huayhuay) y Tarma (Tarma) AREA DE INFLUENCIA DIRECTA Espacio geográfico que podría ser modificado o alterado en forma directa por las diferentes actividades a ejecutar por el proyecto durante sus diferentes fases (pre-ejecución, construcción, operación)

52 Principales Impactos Ambientales Túneles Incremento del ruido y partículas por acción de explosivos Alteración de los lugares de nidificación Construcción de accesos (Alteración de vegetación, riesgo de erosión) Riesgo de deslizamientos y derrumbes Incremento del riesgo de accidentes Alteración de las actividades educativas (Túnel Shinca) Interferencia con las actividades ferroviarias (Túnel Shinca) Alteración de las condiciones socioeconómicas de La Oroya y poblaciones adyacentes

53 Medidas de Mitigación - Túneles Reacondicionamiento integral de los accesos construidos Diseño específico para depósito de desmontes de la excavación Traslado temporal de las actividades en escuela (Túnel Shinca) Colocación de mallas de protección en lugares de trabajo (laderas) Estructuración del Plan de Compensación a las afectaciones Estructuración de previsiones para el tránsito ferroviario

54 GRACIAS