Sistemas de excavación

Los microtúneles, pueden ser ejecutados mediante diferentes tecnologías, todas ellas enmarcadas en las denominadas Tecnologías Sin Zanja o No-Dig.

Estas tecnologías, según la ISTT, son las siguientes: aquí

CHTOUKA (5).jpg
Cara de roca

Estas tecnologías tienen rangos de aplicación muy diferentes y que se pueden diferenciar según los diámetros habituales de trabajo tal como se muestra en la tabla siguiente (traducción de Trenchless technology: Planning, Equipment and Methods - Mohamed Najafi, completada por elaboración propia):

MÉTODOS NO DESTRUCTIVOS DE INSTALACIÓN

Technologies
Nominal diameter ranges (mm)
Microtúnel (Tuneladoras) - Con acceso a cámara de excavación >1200 - Sin acceso <1200
12 – 136 (304,8 – 3.454,4) [300 – 3.500]
Perforación horizontal dirigida (HDD)
2 – 60 (50,8 – 1524) [50 – 1500]
Direct pipe
12 – 60 (304,8 – 1.524) [300 – 1.500]
Tubo guía
6 – 30 (152,4 – 762) [150 – 800]
Hinca Neumática
42 y superiores (≥1.066) [≥1.000]
Marcos (no es una No-dig tech)
42 y superiores (≥1.066) [≥1.000]
Topo de percusión (fuente Guidelines for impact moling - USACE)
0,5 – 4 (12,7 - 101,6) [12 – 100]

Los rangos disponibles para cada tecnología pueden variar según la región o las necesidades específicas de un proyecto. Por ejemplo, las microtuneladoras actuales pueden llegar a diámetros de hasta 5 m.

Microtúneles con tuneladoras

Una tuneladora o TBM (Tunnel Boring Machine) es una máquina capaz de realizar la excavación de un túnel a sección completa y que, simultáneamente, colabora con el sostenimiento de la excavación bien de forma provisional o definitiva.

Las tuneladoras se pueden clasificar en:

  • Topos

Un topo es un tipo de tuneladora para rocas duras que cuenta con una cabeza de corte capaz de excavar el frente completo de una sola pasada. La cabeza de corte se impulsa mediante unos codales que empujan en dirección radial contra la roca de los hastiales del túnel, avanzando secuencialmente en dos fases (ITA).

- Excavación (los codales permanecen fijos).

- Avance (los codales se retraen y el conjunto avanza la distancia excavada).

Las tuneladoras tipo Topo se utilizan exclusivamente en condiciones geológicas específicas, siempre en terrenos de roca dura competente. Gripper TBM vídeo

  • Escudos

El principio general en el que se basa un escudo es que se trata de una pieza cilíndrica de acero que se va empujando siguiendo el eje del túnel al mismo tiempo se excava el terreno. La pieza de acero sustenta el vano de excavación hasta que se instala el revestimiento.

Los escudos se pueden diferenciar según el tipo de elemento de excavación, sostenimiento y extracción del material extraído del frente o bien según el tipo de revestimiento de la excavación:

- Escudo abierto: sostenimiento natural y extracción seca

- Hidroescudo

- Escudo de equilibrio de presión de tierras

 

  • Doble escudos​

El proceso de ejecución de un túnel mediante una microtuneladora, independientemente de su tipo, siempre partirá de un pozo de salida o ataque y atravesará el terreno hasta llegar a un pozo o posición final en la que la TBM será recuperada mediante el izado con grúas desde esta ubicación.

Los equipos auxiliares más habituales que acompañan a las tuneladoras durante la excavación son:

  • Equipos de control remoto y guiado

  • Equipos de gestión y tratamiento de material de excavación

  • Equipos de empuje

  • Equipos de preparación e inyección de fluidos de perforación, lubricación o revestimiento

  • Equipos de generación de energía

Tipo de revestimiento
Tipo de equipo
Tubería metálica o plástica (por sustitución)
Escudo Abierto, Hidroescudo, EPB
Dovelas de hormigón armado
Hidroescudo, EPB
Tubería hincada de hormigón
Escudo Abierto, Hidroescudo, EPB
Tipo de extracción y sostenimiento
Denominación
Sostenimiento con material de excavación y fluidos y extracción por vía semi-húmeda y seca
Escudos de equilibrio de presión de tierras (EPB)
Sostenimiento con fluidos y extracción por vía húmeda
Hidroescudos
Sostenimiento natural y extracción seca
Escudo Abierto
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Tuneladoras de escudo abierto

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Doble escudos

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Perforación horizontal dirigida

Perforación helicoidal

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Tubo Guía

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Tuneladoras de escudo cerrado

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Equipos auxiliares

Direct Pipe

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Topo de percusión

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Hinca neumática

Métodos de excavación

De todas las tecnologías sin zanja que se incluyen en la ISTT, nos centraremos las que se engloban dentro de las tecnologías de nuevas instalaciones, ya que ninguna de las tecnologías de sustitución o rehabilitación pueden considerarse como procesos de  microtúnel al realizarse en excavaciones ya existentes.