JORNADA TÉCNICA: TÚNELES CON EPB. SIMULACIÓN Y CONTROL DE LA TUNELADORA TÚNELES CON EPB: SIMULACIÓN Y CONTROL DE LA TUNELADORA

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1 2/17/29 JORNADA TÉCNICA: TÚNELES CON EPB. SIMULACIÓN Y CONTROL DE LA TUNELADORA Barcelona 21 Mayo 28 EXPERIENCIAS OBTENIDAS EN TÚNELES CON EPB. MODO DE OPERACIÓN, MOVIMIENTOS DE LOS ANILLOS Y ASIENTOS EN SUPERFICIE. José Manuel Gutiérrez Manjón Didac Plana Aguilar EXPERIENCIAS OBTENIDAS EN TÚNELES CON EPB. MODO DE OPERACIÓN, MOVIMIENTOS DE LOS ANILLOS Y ASIENTOS EN SUPERFICIE ÍNDICE FUNCIONAMIENTO DE LA EPB. FACTORES Y PARÁMETROS. ZONAS CON BAJO RECUBRIMIENTO. EJEMPLOS DE TRATAMIENTOS. PRESIONES EN EL FRENTE. ACONDICIONAMIENTO DEL ESCOMBRO. INYECCIÓN Y ACCIONES SOBRE LOS ANILLOS DE REVESTIMIENTO. ZONAS DE SECCIONES MIXTAS. PROBLEMÁTICA. ASIENTOS EN SUPERFICIE. RESUMEN DE CONCLUSIONES. 1

2 2/17/29 FUNCIONAMIENTO DE LA EPB Factores a considerar Trazado y Diámetro del Túnel Condiciones del terreno Parámetros de funcionamiento Consistencia y permeabilidad del escombro. Acondicionamiento Régimen de presiones en la cámara de escombro Velocidad de avance y control del material extraído Empuje, Par, R.P.M. Desgaste de herramientas. Labores de mantenimiento Eventuales inyecciones de coraza. Inyecciones de grasa en cepillos de cola Inyección de los anillos M-3 By Pass Sur. Paso bajo Palacio de Cristal 2

3 2/17/29 M-3 By Pass Sur. Tratamiento del terreno bajo Palacio de Cristal L-9. Metro Barcelona. La Fira Parc Logistic. Perfil Geológico 3

4 2/17/29 L-9. Metro Barcelona. La Fira Parc Logistic. Tratamiento Jet Grouting Aeropuerto de Barajas. Túnel de la CELA 4

5 2/17/29 Aeropuerto de Barajas. Túnel de la CELA INYECCIONES DE LECHADA DE CEMENTO EN MALLA DE 1,X1, POZO SALIDA FILA 2 CORRALITO FILA 11 FILA 13 N.F. GALERIA 7 GALERIA N.F. N.F. 27. D T L E Y E N D A AM 29. R Relleno ántropico AT AM G AM Gravas (Aluvial) Arena de miga T Tosco (Arcillas) TA Tosco arenoso + AT Arena tosquiza, 2, 4, 6, 8, 1, 12, 14, 16, FILA 4 FILA Ø exc 9.42 INYECCIONES DE SILICATOS EN MALLA 1,X1, TUBOS MANGUITOS CADA,33 M 1. TUNEL DE DOVELAS Aeropuerto de Barajas. Túnel de la CELA

6 2/17/29 Presiones en el frente. Acondicionamiento del escombro Terreno Frente Cámara - Agentes espumantes Características químicas del terreno Granulometría Cantidad y presión de agua - Polímeros - Aire - Agua - Bentonita (eventualmente) - Finos (eventualmente) Botlek Tunnel. A Bezuijen. Tunnels & Tunnelling 12/2 6

7 2/17/29 L-9. Metro de Barcelona. La Fira-Parc Logistic. Presiones de tierra en la cámara de escombro PRESIÓN DE TIERRAS 4 3 Presión (bar) 2 Promedio P1 Promedio P2 1 Promedio P3 Promedio P4 Promedio P Promedio P6 Promedio P7 Mínima P Nº anillo Presiones de trabajo en el frente L-3. Metro Madrid PRESION DE TIERRAS EN LA CÁMARA Presión tierra 1 (bares) Presión tierra 2 (bares) 3 Presión tierra 3 (bares) Presión tierra 4 (bares) P resi ó n d e ti e rra s (b ares) 2 1 Parada de avance 1 : 3 6 : 4 1 : 3 8 : 7 1 : 4 1 : 1 : 4 4 :4 3 1 : 4 7 :3 6 1 : :2 8 1 : 3 :2 1 1 : 6 :1 4 1 : 9 : 7 16 : 2 : 16 : 4 : 2 16 : 7 :4 16 : 1 : : 1 3 : : 1 6 : : 1 9 : : 2 2 : 9 16 : 2 : 2 16 : 2 7 : 16 : 3 : : 3 3 :4 16 : 3 6 : : 3 9 : : 4 2 : : 4 : : 4 8 : 4 16 : : 7 16 : 3 : Parada de avance Presión tierra (bares) Presión tierra 6 (bares) Presión tierra 7 (bares) 7

8 2/17/29 Gradiente de Presiones Verticales en la Cámara de Escombro Gradiente vertical de Presiones (T/m 2 /m) 2, 2, 1, 1,,, GRADIENTE DE PRESIONES EN LA CÁMARA DE ESCOMBRO P.K. 13 Valor medio sin zona superior Valor medio global L-9. Metro Barcelona. La Fira Parc Logistic. Gradiente Gradiente vertical vertical de presiones de presiones (T/m 2 / m) (T/m 2 /m) 3, 3, 2, 2, 1, 1,,, Nº DE ANILLO 2 3 Aeropuerto de Barajas. Túnel de La Cela Gradiente global Gradiente en zona superior Gradiente en zona inferior Sistemas de Inyección de los Anillos 8

9 2/17/29 Inyección de los Anillos DOSIFICACIONES BÁSICAS L-9 TRAMO IV Y OTROS TÚNELES (A FALTA DE ADITIVOS) L-9 Tramo IV (Kg/m 3 ) Otros túneles (Kg/m 3 ) Cemento 2 1 Cenizas - 28 Arena + Filler Filler Agua Bentonita - 2 Resistencia 28 días 1 Kg/cm Kg/cm 2 CONTROLES Y OBJETIVOS Controles de volumen y presión en cada línea de inyección. Rechazo por presión. Superando volumen mínimo. P inyección P cámara +, 1, bar. Sincronización con el avance de la EPB. Volúmenes homogéneos y gradientes de presión razonables entre líneas de inyección. Líneas operativas. Limpieza esmerada. ESFUERZOS Y MOVIMIENTOS EN EL ANILLO Nueva Estación de Sol. Espesores de mortero en el trasdós de las dovelas Empuje de gatos. Excentricidad (Curvas, contrarrotación, etc.) Presiones de la inyección y del terreno. Ovalización. Posibles coacciones puntuales a la salida del escudo. Flotabilidad. 9

10 2/17/29 L-3 Metro Madrid. Tramo de prueba. Instrumentación de anillos AVANCE TUNELADORA Captadores de presión en el trasdós (anillo 23) Medida de resaltos en las juntas Línea 3. Metro Madrid. Tramo de prueba Instrumentación de Anillos Presiones (bar) TIEMPO 3, 3, 2, 2, 1, 1,,, Línea 6 Sensor 1 Línea 1 Sensor 2 Sensor Línea Línea 2 Distribución de sensores de presión en anillo respecto a líneas de mortero Sensor 4 Sensor 3 L-3 Línea 4 Línea 3 L-4 L-2 A-3 L- A-3 12:1:49 12:29:19 12:6:49 13:24:26 13:1:6 14:19:26 14:47:9 1:14:39 1:42:9 16:9:48 16:37:18 17:4:48 17:32:18 17:9:48 18:27:18 18:4:48 19:22:18 19:49:8 2:17:28 2:44:8 21:12:32 21:4:2 22:7:37 22:3:7 23:2:37 23:3:7 23:7:47 :2:17 :2:47 1:2:24 1:47:4 2:1:36 2:43:6 3:1: A-4 A-2 A-4 A-2 A- A- L-6 L-1 A-1 A-1 Carrera de gatos (mm) Mortero A1 presión Mortero A2 presión Mortero A3 presión Mortero A4 presión Mortero A presión Mortero A6 presión Sensor A1 Sensor A2 Sensor A3 Sensor A4 Sensor A Carrera gatos (mm) ANILLOS EN PERFORACIÓN

11 Anillo montado Anillo montado A3 A4 Anillo montado A2 Anillo montado Anillo montado A1 B Anillo montado Anillo montado K C 2/17/29 Resaltos en junta circunferencial L-3. Metro Madrid. Tramo de prueba Control de Resaltos 1 B-K Dovela K 1 1 A4-B Resaltos (mm) Resaltos (mm) K-C 1 Resaltos (mm) A3-A4 1 Resaltos (mm) 1 C-A Resaltos (mm) A2-A3 1 A1-A2 Resaltos (mm) 1 1 Resaltos (mm) L-9. Metro Barcelona Tramo IV Planta Paso del sector de Can Peixauet Paso de la zona de Fondo 11

12 2/17/29 L-9. Metro Barcelona Tramo IV Perfil Geológico CAN PEIXAUET SANTA ROSA FONDO ESGLESIA SINGUERLIN CAN ZAM Leyenda: Qcs-Limos arenosos con gravas (coluvial) Pf- Dique de pórfido Gr2- Granodiorita alterada grado IV-V (sauló) Gr1- Granodiorita sana grado aleración I-II-III (roca) L-9. Metro Barcelona Tramo IV Zona de Fondo. Perfil geológico R-Rellenos c/ Beethoven c/wagner Qcs-Limos arenosos con gravas (coluvial) Gr2- Granodiorita alterada grado IV-V (sauló) c/ Jacint Verdaguer Gr1- Granodiorita sana grado aleración I-II-III (roca) Pf- Dique de pórfido Estación de Fondo 3+12 Zona con terreno en sección mixta

13 2/17/29 L-9. Metro Barcelona Tramo IV. Zona de Fondo. Tratamientos del terreno -Tratamientos terreno -Rebaje piezométrico -Control estricto de pesaje, presión frente, e inyección de cola -Acondicionamiento escombro -Baja velocidad rotación cabeza (1-2 rpm) L-9. Metro Barcelona Tramo IV. Zona de Peixauet. Perfil geológico EDIFICIO Pf- Dique de pórfido Gr1: Granodiorita sana grado aleración I-II-III (roca) Gr2: Granodiorita alterada grado IV-V (sauló) 13

14 2/17/29 L-9. Metro Barcelona Tramo IV. Zona de Peixauet. Tratamientos en PK1+4 Tres filas de micropilotes De 16. m Gr2: Granodiorita alterada grado IV- V (sauló) Gr1 : Granodiorita sana grado alteración I-II-III (roca) -Protecciones edificio -Control estricto de pesaje, presión frente, e inyección de cola -Acondicionamiento escombro -Baja velocidad rotación cabeza (1-2 rpm) -Velocidad avance 8 m/día EDIFICIO PK 1+4 A 28. m Rango aproximado de la distribución de la distribución porcentual del asiento medido en varios túneles al paso de la EPB 14

15 2/17/29 The experience of the Nodo de Bologna Tunnel Construction. Piergiorgio Grosso, 28,2,4,6,8 1, 1,2 1,4 1,6 1,8 2, 2,2 2,4 Volume loss L9 Barcelona Mas Blau - San Cosme Volume loss L9 Barcelona Pozo Cruce - Sagrera/Meridiana Volume loss L9 Barcelona Trajana - Pozo de Cruce L-9. Metro Barcelona. La Fira Parc Logistic Presión (bar) Presión de Tierras en la Célula Superior Pmínima Ppromedio Presión (bar) Presión de Inyección de Mortero en las Líneas 3 y 4 P3 P4 2 2 ATASCO DE LAS LÍNEAS 3 Y

16 2/17/29 L-9. Metro Barcelona. La Fira Parc Logistic P.K Asiento Distancia frente túnel 4 3 Asiento (mm ) Distancia al frente (m ) fecha Evolución de asientos en el P.K en función de la posición relativa del frente de la EPB M-3 By-pass Sur. Túnel Sur Hitos de Nivelación situados entre el Pozo de Ataque y Palacio de Cristal INMATEINSA 16

17 2/17/29 L9. Metro Barcelona. Tramo I. Estación Mas Blau - San Cosme (El Prat de Llobregat) RITMO DE AVANCE Y VOLUMEN DE ASIENTOS Asiento máximo en eje (mm) AVANCE Sv (mm) E. MAS BLAU,98% 2,12% POZO 3A,9%,8%,7% 1,8% POZO 3B -8 PK Sección 1 Sección 2 Sección 3 Sección 4+2 Sección Sección 6 <,1% E. SAN COSME <,1% Sección 3 POZO 3A Sección PK4+2 Sección 2 Sección PK4+38 POZO 3B Sección 4 Sección PK4+6 Sección Sección 6 ESTACIÓN SAN COSME Sección 1 ESTACIÓN MAS BLAU L9. Metro Barcelona. Tramo I. Estación Mas Blau - San Cosme (El Prat de Llobregat) E. MAS BLAU POZO 3A E. SAN COSME POZO 3B Leyenda: R Limos y arcillas / Rellenos QL1 Arenas (acuífero superior) QL2- Arenas finas con gravas y limos (acuífero superior) QL3 (QL3s QL3m)- Limos arenosos o arcillosos QL4 Arenas y gravas (acuífero inferior) 17

18 2/17/29 L9. Metro Barcelona. Tramo I. Estación Mas Blau - San Cosme (El Prat de Llobregat) asientos (mm) Volumen (m3) Datos en eje de la Sección 2 (evolución temporal) T1A3987L88HN7W T1A3993L87HN7W T1A3997L9HC7Z T1A41L89HN7W T1A44L88HN7W T1A49L91HN7W AVANCE fechas VOLUMEN TOTAL DE INYECCIÓN DE MORTERO DE COLA PK anillo (m) distancia al paso (m) Volumen de mortero (m3) Volumen teórico (7,3 m3) asientos (mm) Datos en eje de la Sección 2 PK 3984,8 (evolución temporal) T1A3993L87HN7W paso frente paso escudo AVANCE fechas -Asiento total: 1 mm -Pérdida de volumen (V L ): 2,12% -Asiento al paso cabeza+escudo: 8 mm (porcentaje parcial1%) -Asiento al paso cola: 34 mm (porcentaje parcial 2%) -Asiento final/diferido: 1 mm (porcentaje parcial 32%) distancia al paso (m) L9. Metro Barcelona. Tramo I. Estación Mas Blau - San Cosme (El Prat de Llobregat) Datos en eje de la Sección 3 (evolución temporal) T1A4123L178HN7W T1A4131L179HN7W T1A414L179HN7W T1A4149L176HN7W T1A419L178HN7W AVANCE 4 Datos en eje de la Sección 3 PK 4129,8 (evolución temporal) T1A4131L179HN7W paso frente paso escudo AVANCE 8 asientos (mm) Volumen (m3) fechas VOLUMEN TOTAL DE INYECCIÓN DE MORTERO (en avance) PK anillo (m) Volumen de mortero (m3) Volumen teórico (7,3 m3 ) distancia al paso (m) asientos (mm) fechas -Asiento total: 18 mm -Pérdida de volumen (V L ): 1,8% -Asiento al paso cabeza+escudo: 1 mm (porcentaje parcial 6%) -Asiento al paso cola: 11 mm (porcentaje parcial 2%) -Asiento final/diferido: 18 mm (porcentaje parcial 37%) distancia al paso (m) 18

19 2/17/29 L9. Metro Barcelona. Tramo 4c. Pozo de Cruce Sagrera / Meridiana Leyenda: Qcb/Qb2-Gravas, arenas i limos (coluvial/aluvial del Besós) Qa/Qag- Arcillas, limos y gravas con arcillas (Triciclo) PQ2/PQ- Arenas con arcillas/ gravas con arenas y arcillas (Pretriciclo) Pl- Arcillitas y limolitas (Plioceno) L9. Metro Barcelona. Tramo 4c. Pozo de Cruce Sagrera / Meridiana RITMO DE AVANCE Y VOLUMEN DE ASIENTOS ritmo de avance volumen de asientos Asientos (mm) PK ,2%,4%,2%,6%,17%,12%,13%,12%,14% Fechas Volúmenes de asientos Zona de Peñuelas y yesos. L-3 Metro Madrid <, % Zona de toscos y arenas de miga en túnel de La Cela <,2 % Zona de Peñuelas y yesos. M-3 By Pass Sur <,2 % Zona del Prat de Llobregat. L-9. Metro de Barcelona < 1 % Zona de Tricicle y Plioceno. L-9 Metro de Barcelona (Trajana Habaneras) <,2 % 19

20 2/17/29 Resumen y conclusiones Factores que intervienen en la generación de asientos de subsidencia: Condiciones geotécnicas del terreno Diámetro del túnel y trazado Características de la máquina Parámetros de funcionamiento de la EPB Factores que intervienen en el movimiento de los anillos: Características geométricas de las dovelas y de sus conexiones + los factores anteriores. Situaciones especiales: Bajo Recubrimiento y Secciones Mixtas Mayor riesgo de sobreexcavaciones. Posibilidad de tratamientos previos de mejora del terreno / protecciones. Posibilidad de rebajes piezométricos Funcionamiento de la EPB: Evitar fluctuaciones de las presiones de trabajo en la cámara. Evitar fluctuaciones del volumen de escombro por el tornillo. Trabajar con revoluciones bajas en la cabeza de corte. Determinación de la presión de trabajo: Próxima a la presión de reposo en túneles poco profundos y en terrenos poco consolidados Inferior a la presión de reposo en túneles más profundos y en terrenos más competentes. Resumen y conclusiones Medida de asientos Los asientos medidos al paso del escudo representan hasta un 2% del total. Según las secciones analizadas, el mayor incremento de asiento es el que se produce en la vertical de la cola del escudo: entre % - 8% del total. Los asientos diferidos pueden representar hasta el 2% del total (incluso superior en materiales aluviales limoso-arcillosos) Medida de Volúmenes de Asientos (V L ) <.% en terrenos consolidados (Mioceno de Madrid, Plioceno y Tricicle de Barcelona) <1.% en terrenos poco consolidados del Prat de Llobregat si >1.% coincide en zonas con bajo recubrimientos, con rellenos antrópicos, o zonas donde se produjeron incidencias puntuales. Inyección trasdós del anillo: Gran incidencia en la magnitud de los asientos en superficie generados Gran incidencia en los movimientos que experimenta el anillo hasta situarse a una distancia de unos 7 8 metros por detrás de la cola. Asegurar la limpieza del sistema para mantener operativas todas las líneas de inyección Programación y sincronización entre suministro de mortero y avance de la excavación. 2