Construccion de Tuneles en Mineria

El Nuevo Método Austríaco de Construcción de Túneles (1964)

Considerado por algunos como una clasificación geomecánica más, le toca el turno esta vez al Nuevo Método Austríaco de Construcción de Túneles, también conocido por las siglas NATM (New Austrian Tunelling Method).

En primer lugar se debe puntualizar que no se trata de un "método", propiamente dicho, sino más bien de una "filosofía de actuación", llegando a decir Bieniawski en 1989 que "the word -method- in the english translation is unfortunate, as it has led to some misunderstanding”.

En segundo lugar hay que decir que lo de "Nuevo" es porque ya existía un Método Austríaco de construcción de túneles, como existen también el Método Alemán, el Belga o el Inglés, aunque al tema del nombre le podría dedicar una entrada entera del blog, la verdad, ya que este método recibe diferentes nombres dependiendo de cuándo, dónde y quién lo use.

A lo que vamos, desarrollado y patentado por Rabcewickz, Müller y Pacher entre 1957 y 1964, el método está basado en la clasificación geomecánica de Lauffer y en los trabajos teóricos de Fenner y Kastner (también austríacos), y consiste, en esencia, en comparar las curvas características del terreno con los resultados de la instrumentación in situ y estudiar cuál es el sostenimiento que puede funcionar mejor en cada caso.

A partir de este estudio se desarrollaron veinte principios fundamentales, siendo cinco los más importantes:

1. Utilizar la propia roca como elemento resistente frente a los incrementos locales de tensión que se producen durante la excavación.
2. Utilizar métodos de excavación que minimicen el daño producido al macizo, con gunitados de protección nada más excavar.
3. Instrumentar las deformaciones en función del tiempo, con ayuda de clasificaciones geomecánicas y ensayos de laboratorio.
4. Colocar sostenimientos iniciales flexibles, protegiendo el macizo de meteorizaciones, decompresiones, decohesiones, etc, con la velocidad adecuada, para evitar el comienzo de daños.
5. Colocar el revestimiento definitivo, si es necesario, también flexible, minimizando así los momentos flectores, añadiendo resistencia adicional con cerchas o bulones, pero no con secciones rígidas.

Bien, hasta aquí, más o menos, lo que viene en los libros pero, ¿qué quiere decir todo esto, exactamente?

Pues que, sabiendo cómo se deforma teóricamente el macizo, durante la excavación se debe utilizar la instrumentación para comprobar si vamos bien o no y, de acuerdo con eso, ir dimensionando un sistema flexible de sostenimiento. Es decir, consiste en hacer las cosas con cuidado y bien de acuerdo a lo que vamos viendo, nada más que eso.

Lo bueno del método, que es económico (un revestimiento flexible casi siempre es más barato que uno rígido), y que altera poco el terreno, lo cual viene bien a largo plazo.

Lo malo del método, que exige un cuidado continuo, saber hacerlo bien, estar pendiente en todo momento a la instrumentación... y usarlo dónde toca, y eso excluye a los suelos blandos.

Como pasa siempre, el método tiene defensores y detractores y, por extraño que pueda parecer, todos ellos tienen razón, el problema no es el método en sí, el problema es usarlo mal, aunque según algunos esto no sea más que una mala excusa.

Mi opinión personal (que para algo es mi blog) es que más vale no arriesgarse. Dicen que no existen las verdades absolutas... y puede ser, pero en cuestiones relacionadas con el terreno y la geotecnia, "lo barato sale caro" es casi una verdad absoluta. Si se quieren hacer bien las cosas hay que gastar dinero, y el que no lo quiera ver que no lo vea, aceptar la oferta más barata sabiendo que no es la opción correcta no es ético, y menos todavía en suelos blandos en entornos urbanos, en los que tanto el riesgo como los posibles daños son muy elevados, no vale la pena correr riesgos.
EL COSTO DE LA EXCAVACIÓN EN ROCA: El coste de la excavación en roca varía ampliamente con sus características, la diferencia de metros lineales de barreno precisos para excavar un metro cúbico es muy grande , de unos tipos de rocas a otras; puede ser más de el doble cuando la roca parte mal; como el rendimiento por hora de la perforación también varía ampliamente de 0.5 a 5 m. Lineales, y el consumo de explosivos también es muy distinto, se comprende que la variación del coste de la excavación en roca pueda oscilar grandemente, según el tipo de roca, e incluso, dentro de la misma clase, entre que parta bien o mal, característica que depende de el número o situación de los planos de rotura. Al fijar el precio de una excavación en roca, hay que proceder, por tanto, con la máxima prudencia, y previo un reconocimiento cuidadoso del terreno.

Excavación con explosivos: Durante muchos años ha sido el método más empleado para excavar túneles en roca de dureza media o alta, hasta el punto de que se conoció también como Método Convencional de Excavación de Avance de Túneles. La excavación se hace en base a explosivos, su uso adecuado, en cuanto a calidad, cantidad y manejo es muy importante para el éxito de la tronadura y seguridad del personal, generalmente se usa dinamita. La excavación mediante explosivo se compone de las siguientes operaciones:

• Perforación

• Carga de explosivo

• Disparo de la carga

• Saneo de los hastiales y bóveda

• Carga y transporte de escombro

• Replanteo de la nueva tronadura

Excavaciones mecánicas con Máquina: Se consideran en este grupo las excavaciones que se avanzan con maquinas rozadoras; con excavadoras, generalmente hidráulica - brazo con martillo pesado o con cuchara, sea de tipo frontal o retro-; con tractores y cargadoras (destrozas) e, incluso, con herramientas de mano, generalmente hidráulicas o eléctricas.

Excavación mecánica con máquinas integrales no presurizadas: Esta excavación se realiza a sección completa empleando las máquinas integrales de primera generación o no presurizadas. Otro rasgo común es que, en general, la sección de excavación es circular.

Excavación mecánica con máquinas integrales presurizadas: La baja competencia del terreno suele asociarse a casos de alta inestabilidad y presencia de niveles freáticos a cota superior a la del túnel la primera solución aplicada a los escudos mecanizados abiertos para trabajar en estas condiciones fue la presurización total del Túnel.

5.- SECCION TRANSVERSAL DE UN TUNEL:

La figura muestra un esquema de la sección transversal de un túnel.

• Calzada bidireccional con pistas de 4m c/u.

• Veredas peatonales de 0,85 m. a cada lado.

• Canaletas de drenaje de filtraciones y derrame de líquidos.

• Gálibo útil vertical mínimo de 5m., en todas las pistas de circulación vehicular.

• Pendiente longitudinal mínima, la que permita un adecuado drenaje.

• Zonas de aparcamiento en túneles de más de 1.000 m.