FASE 2. Diseño y desarrollo del tapón metálico de contención del material de la voladura (Agosto 2010 Enero 2011)

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1 Desde 1952 hasta hoy, pioneros en nuestra actividad PROYECTOS REALIZADOS: Proyecto NUEVAS TÉCNICAS de EXCAVACIÓN y REVESTIMIENTO en TÚNELES o EXCAVACIONES SINGULARES De forma general, la empresa OSSA pretende innovar en el desarrollo de técnicas de excavación, hormigonado y revestimiento, que permita simultanear las principales actividades que tienen lugar en las obras subterráneas. Todo ello mejorando las condiciones de seguridad y con un aumento de la productividad. Objetivo: Los objetivos tecnológicos que la empresa OSSA persigue con el proyecto se pueden resumir en:» Simultanear de excavación mediante voladura y hormigonado.» Desarrollo de nuevo método de desescombro.» Diseño y desarrollo de un carro de encofrado telescópico.» Diseño y desarrollo de un andamio adaptado a una grúa pórtico. Actividad desarrollada: Este proyecto ha comenzado en el año 2010 prologándose hasta el año 2011, en el que se terminará de realizar los estudios técnicos y se realizara la mayor parte de la puesta en obra y por tanto, la comprobación de la funcionalidad de los métodos diseñados por Obras Subterráneas y expuestos en este proyecto. TABLA 1. CRONOGRAMA DEL PROYECTO FASE 2. Diseño y desarrollo del tapón metálico de contención del material de la voladura (Agosto 2010 Enero 2011) Terminada la excavación de la tubería forzada y una vez empezados los trabajos del revestimiento del codo inferior de la tubería forzada, el cliente presentó una modificación del dimensionamiento de la central que requería aumentar el diámetro de la excavación de la tubería forzada, que ya se encontraba ejecutada y en la que un equipo se encontraba ya realizando trabajos de revestimiento del codo inferior. Reexcavar supondría que el material cayera dicha zona, el codo inferior, afectando a las zonas ya construidas e imposibilitando la continuidad de estos trabajos.

2 FIGURA 8. PERFILES DE LA EXCAVACIÓN REAL EJECUTADA Y EL NUEVO PERFIL A EXCAVAR Ante la problemática surgida por el cambio de las necesidades del diámetro de la excavación, OSSA se ve en la necesidad de diseñar un sistema que le permita compatibilizar los trabajos ya comenzados de revestimiento de la tubería forzada y a su vez, aumentar la excavación de dicho diámetro. Los técnicos de OSSA empieza a gestarse la idea de diseñar un sistema totalmente innovador que permitiera compatibilizar las dos actividades: la re-excavación y el hormigonado, pero que garantizase la seguridad a los trabajadores que se encontrasen al otro margen de la zona a excavar. Finalmente se decide construir un tapón con estructura metálica que, colocado delante del carro de encofrado, y ubicado en la zona inferior de la tubería forzada, protegiera esta zona de la caída de piedras y que minimizara el impacto de la posible expansión de la onda aérea. Este tapón debería permitir trabajar con dos zonas totalmente diferenciadas, aunque en realidad estuvieran separadas por unos pocos centímetros de chapa metálica y a un lado de él se realizaran voladuras con explosivos. FIGURA 9. IMAGEN DEL TAPÓN METÁLICO EN SITUACIÓN DE MEDIO LLENADO

3 FIGURA 10. IMAGEN DEL TAPÓN METÁLICO EN SITUACIÓN DE LLENADO COMPLETO Una vez diseñado el tapón metálico ha sido necesario realizar un estudio para diseñar el sistema de anclaje de la estructura al terreno ya que cualquier pequeño movimiento de la estructura en servicio podría acarrear consecuencias mortales. Para ello se han realizado los cálculos correspondientes a los elementos de apoyo de los perfiles que sustentan la estructura. A partir del modelo estudiado se han obtenido las reacciones desglosadas por hipótesis de carga. Una vez obtenidas las reacciones pésimas, se ha procedido a dimensionar y comprobar las placas de anclaje y los pernos. Otro de los grandes problemas a resolver ha sido el de la evacuación de los gases de voladura. Para el desalojo de los gases de voladura es necesaria la instalación de una ventilación soplante. De acuerdo con los estudios realizados esto se puede resolver con la instalación de un ventilador que tenga la admisión en el exterior de la tubería forzada. La tubería de ventilación, de un diámetro de unos 1600 mm., se ha llevado desde el exterior hasta aproximadamente 30-40m. del frente de excavación. Para poder comenzar los trabajos de reexcavación a finales de 2010, los técnicos de la obra también han realizado un procedimiento de estudio del método de perforación, de acuerdo con las premisas con las que ha sido diseñado el tapón y tal y como se determino en la fase previa de estudio de los requerimientos de la obra. El método de excavación que se ha considerado como más viable, será mediante perforación y voladura desde el codo superior hacia el codo inferior de la Forzada. La excavación se realizará mediante banqueos perpendiculares al eje de la Tubería Forzada, tal y como se muestra en la siguiente figura. FIGURA 14. ESTUDIO DEL FRENTE DE EXCAVACIÓN

4 Paralelamente también se ha realizado un estudio del plan de tiro tipo. De estos estudios se ha concluido que la perforación de taladros, se realizará con perforadoras neumáticas manuales, y de forma paralela al eje de la tubería. FASE 3. Diseño y desarrollo del sistema de evacuación de los escombros (Noviembre 2010 Julio 2011) Diseñado el tapón todavía queda pendiente de resolver el problema del vaciado de escombros. Después de muchas horas de ingeniería dedicadas a idear una técnica de desescombrado y tras consultar con los Servicios Generales de Obras Subterráneas, dada la gran experiencia en el sector, se decide que el desescombro se realice por elcodo Inferiorde la forzada, por lo que se piensa en la instalación de un panzer que permita la retirada de escombro. FIGURA 17. PLANO CON LA DISPOSICIÓN EN PLANTA DEL PÁNZER Y DEL TAPÓN METÁLICO El desescombro, se llevará a cabo con una máquina retroexcavadora que se montará en la plataforma de carga y se dejará en el frente de excavación y, una vez allí, evacuará el escombro hacia la pendiente de la forzada, de tal manera, que el escombro, al llegar al tapón, salga por la ventana de vaciado cayendo sobre el panzer. El Pánzer transportará el escombro hasta la cabeza de un dúmper de 4-5 m3 y lo sacará hasta la entrada de la galería G-1 donde una retroexcavadora lo cargará sobre camión, que se lo llevará en la antigua cantera. FIGURA 18. IMAGEN DEL PÁNZER DISEÑADO PARA EL VACIADO DE ESCOMBROS

5 También han sido necesarios labores de concepción para el establecer el acceso a la tubería forzada. Finalmente la Oficina Técnica de la Obra ha diseñado un paso de circulación que cumpla con lo especificado en el apartado 2 de la ITC Circulación del personal por planos inclinados exentos de sistemas de transporte. El personal circulará por un paso escalonado dotado de barandilla y pasamanos y, puesto que la inclinación dela Tubería Forzada supera los 45º de inclinación, tendrá descansillos cada10 m. como máximo,con plataformas de protección contra caídas de personas u objetos. FIGURA 19. TRABAJOS EN LA TUBERÍA FORZADA PARA COLOCACIÓN DEL PASO ESCALONADO DE ACCESO En la fase de montaje del tapón y del panzer, ha sido necesario un exhaustivo control topográfico, realizado por el equipo de obra. Para el control y replanteo topográfico se ha creado un sistema de coordenadas y puntos de replanteo y control de errores. Se han utilizado equipos de topografía de muy alta precisión para reducir al máximo los errores y un sistema de estimación de coordenada. FASE 4. Diseño y desarrollo de un carro de encofrado metálico especial adaptable a diferentes secciones (Agosto Julio 2011) En esta fase del proyecto se plantea el problema de realizar las transiciones definidas en el proyecto y la forma de ejecutarlas ya que, en un principio no se tiene claro como ejecutarla de una manera más o menos mecanizada. En este momento el primer obstáculo a salvar ha sido la modelización de la sección, ya que, si no se visualizaba claramente la transición, no se podía plantear técnicamente el proyecto de cálculo. Para ello se contactó con la empresa Peri, empresa oferente más grande del mundo de sistemas de encofrados y andamios. Para ello los técnicos de Obras Subterráneas, en colaboración Peri, se han encargado de realizar una imagen virtual de la transición y posteriormente ejecutar el prototipo de dicha transición para comprobar la bondad de dicha modelización. FIGURA 20. IMAGEN VIRTUAL DE LA TRANSICIÓN

6 FIGURA 21. IMAGEN DEL PROTOTIPO DE LA TRANSICIÓN Una vez definida claramente la transición, la nueva complejidad estaba en conseguir diseñar un único carro de encofrado que resolviera las diferentes geometrías y que además fuera capaz de adaptarse a dichas secciones, sin necesidad de desmontar el carro en cada una de las puestas. FIGURA 22. IMAGEN VIRTUAL DE LA TRANSICIÓN POR ZONAS Finalmente el diseño elegido ha sido el de un encofrado metálico formado por dos módulos que reproducen el perfil de las paredes laterales inferiores de la transición hasta su eje. Cada módulo está formado por tres paneles que se juntan mediante unión atornillada; los dos módulos están unidos por codales que reproducen el perfil central de la superficie plana de la transición.

7 FIGURA 23. IMAGEN VIRTUAL DEL ENCOFRADO DE LA TRANSICIÓN A finales del año 2010 ya se ha terminado el diseño del carro y se ha realizado el montaje en obra. Hay que indicar que el montaje para la primera puesta de la primera sección, el carro se ha adaptado a la perfección con un ritmo de montaje excelente y con unos acabados en el hormigonado de la primera prueba excelentes. FIGURA 27. IMAGEN DEL MONTAJE DEL CARRO Y DEL ENCOFRADO FIGURA 28. IMAGEN DE LA PRIMERA PUESTA DE LA TRANSICIÓN

8 En 2011 se deberá realizar un tramo de prueba del resto de las secciones, probando que el carro se adapte correctamente a cada uno de los tramos modelizados y estudiados. Se deberá probar que el mecanismo telescópico funciona adecuadamente y se deberá realizar un estudio para comprobar el ritmo de ejecución de las diferentes puestas y la repercusión de estas mejoras introducidas en los plazos de producción. FASE 5. Diseño y desarrollo de un andamio adaptado al puente grúa para el revestimiento del falso techo de la Caverna Central (Febrero - Diciembre 2011) Dado el éxito alcanzado hasta el momento con el diseño del carro extensible para la transición del codo de aspiración, se pretende diseñar un andamio adaptable a la grúa pórtico instalada en la caverna central y que permita realizar los bulones para anclar el falso techo. Será un andamio de gran complejidad y un montaje delicado, debido a la necesidad de adaptación perfecta a la grúa pórtico y que asegure un fácil acceso y unas condiciones óptimas de tanto el ascenso como en el descenso. En 2011 se deberá demostrar que con esta adaptación sobre la grúa instalada en la obra se puede lograr:» Por un lado salvar la gran altura existente en la caverna central, que en algunos puntos llega a los 52 metros. Al instalar el andamio sobre el pórtico ya se salva una gran altura, ahorrando importantes costes de material y liberando el espacio central, que no estará ocupado por un andamio cuajado.» Creación de un andamio móvil solidario a la grúa pórtico, en vez de un andamio estático con trabajadores que se mueven por encima para acceder a las diferentes zonas.» Facilidad y rapidez de montaje. FIGURA 29. IMAGEN DEL PÓRTICO DE LA CAVERNA CENTRAL DE LA CENTRAL DE SAN ESTEBAN El 2011 será el año en el que se realice el estudio de esta propuesta realizada por el equipo técnico de Obras Subterráneas y que tiene previsto contar con la colaboración de Ulma, empresa especialista en el sector de los andamios. Una vez que se realicen los oportunos estudios se deberá realizar un tramo de prueba para comprobar la idoneidad del nuevo sistema ideado por la empresa para el montaje del falso techo de la caverna central. Calle Aragoneses 2-A, 3ª planta. Pol. Industrial Alcobendas Alcobendas, Madrid. España. T / T