Estudios Previos para la Realización de Obras Subterráneas

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Para poder realizar un Estudio o Plan de Seguridad, con el máximo grado de eficacia, es necesario conocer exhaustivamente el terreno que vamos a perforar o excavar, para prever con el máximo grado de exactitud los problemas que pueden surgir durante la construcción del túnel, derivados de las características del terreno.

Esto conlleva la realización de un estudio específico, amplio y detallado, en el que se tendrán en cuenta, al menos, los siguientes aspectos:

• a) La gravedad.
• b) Las tensiones naturales existentes en el terreno.
• c) El agua en lo que hace referencia a:

Niveles freáticos.

Corrientes de agua natural o inducida por la existencia, construcción o explotación de la obra.

Lluvias.

• d) Posibles fenómenos sísmicos

La excavación de un túnel implica la extracción de un volumen de tierras. Ello supone la desaparición de unas tensiones que mantenían en equilibrio el terreno. Estas fuerzas o tensiones tiene que ser sustituidas por otras para recuperar el equilibrio antes perdido con la extracción de tierras, y esto se consigue, en la mayoría de las ocasiones, con el perfil de hormigón que contornea el túnel, o cualquier otro medio de sostenimiento.

En ocasiones, la masa de terreno que envuelve el vacío provocado por la extracción del material, queda comprimida, reduciendo con ello el riesgo de desprendimiento. Sin embargo en otras ocasiones, que suelen ser la mayoría de los casos, el terreno no posee las características y resistencia deseadas y puede convertirse en una masa suelta que dé origen a posibles desprendimientos.

Por todo ello es importante determinar el sistema de excavación que vaya a emplearse, que dependerá de los datos geológicos, hidrológicos y geotécnicos obtenidos.

Estudios geológicos, hidrológicos y geotécnicos del terreno

Se realizarán los reconocimientos y estudios geológicos y geotécnicos adecuados para obtener un conocimiento exhaustivo del terreno que será afectado directa o indirectamente por la construcción y explotación de la obra subterránea y de sus zonas de acceso y emboquille.

Este reconocimiento en la superficie que sea accesible, se completara con zanjas, calicatas, sondeos cortos, o estaciones geomecánicas, que se extenderán a uno y otro lado de la traza en planta del túnel, hasta una distancia tal que los datos obtenidos puedan servir, en su extrapolación hacia el interior del terreno, a un conocimiento del mismo a la cota por donde ira la traza del túnel.

Si el terreno involucrado es un medio rocoso, se prestará especial atención a la eventual presencia de fallas o discontinuidades importantes, de ámbito regional o local, que pudieran ser cortadas por la perforación del túnel.

Se destacará, asimismo, la presencia de otras anomalías o singularidades estructurales del terreno o medio rocoso, como zonas cársticas.

Los estudios se centrarán también en las posibles áreas de emboquille, con objeto de examinar y conocer con mayor precisión el terreno en tales zonas, plausiblemente más débiles bajo el punto de vista geotécnico, y poder fijar mejor el punto de arranque de la obra subterránea.

El acusado influjo del agua en los diferentes aspectos del diseño, construcción y explotación de la obra subterránea, exige un adecuado estudio de las condiciones hidrogeológicas del entorno del túnel.

La gran variedad de métodos de prospección y ensayos para determinar las propiedades geotécnicas exige una adecuación y una actuación, acorde con las características, profundidad e importancia de la obra. Galerías y Pozos de reconocimiento, sondeos mecánicos, zanjas, calicatas, métodos geofísicos, toma de muestras y ensayos de campo o laboratorio, deben ser seleccionados para obtener una suficiente base para el diseño del túnel.

Objetivos a conseguir con los reconocimientos y ensayos

• a) Determinación del perfil geológico del túnel, con definición litológica y tectónica del terreno atravesado, en especial:

Fallas y contactos mecánicos.

Zonas tectónicas.

Zonas alteradas.

Corrimientos.

Zonas carstificadas o milonitizadas.

Rocas alterables, solubles o expansivas.

Se debe prestar especial atención a las fallas activas en zonas con riesgo sísmico, analizando las posibles soluciones (cambio de trazado, dispositivos de absorción de desplazamientos, etc.).

• b) Caracterización geotécnica cuantitativa de los terrenos, que sirva de base para la utilización de las clasificaciones geomecánicas adecuadas y posterior sectorización del túnel. Debe comprender, al menos, la determinación de los parámetros correspondientes a:

Resistencia y deformabilidad.

Permeabilidad.

Alterabilidad.

Expansividad.

Erosionabilidad.

Comportamiento geológico

• c) Recomendaciones sobre tipos de sostenimiento a adoptar para los distintos sectores establecidos, tanto provisionales, con objeto de proteger a los trabajadores, como definitivos.

• d) Recomendaciones orientadas a definir los sistemas de ejecución, las cuales deben comprender:

Análisis de la perforabilidad mecánica

Métodos de sostenimiento recomendados.

Métodos de revestimiento recomendados.

• e) Problemática previsible de la excavación (estabilidad, avenidas de agua. presencia de líquidos o gases, etc.).

• f) Análisis específico de las áreas de emboquille y posibles estructuras especiales, que comprenda los siguientes aspectos:

Estudio de estabilidad de taludes en zonas de acceso al túnel.

Recomendaciones sobre la zona de emboquille.

Revestimientos en zonas de emboquille.

Estudios complementarios para estructuras especiales.

Estudos hidrogeológicos

Se efectuarán los estudios hidrogeológicos necesarios para conocer de una manera suficiente, para las etapas de construcción o explotación, las siguientes facetas:

• a) Establecimiento del o de los niveles freáticos y su eventual variación estacional.
• b) Existencia de fuentes, manantiales, captaciones de agua, etc., que puedan influir en el túnel, o ser influidos por éste.
• c) Permeabilidad o transmisividad de los diferentes terrenos que pudieran ejercer su influjo en los aportes de agua al túnel durante la vida de la obra.
• d) Factores que influyen en la elección del drenaje o impermeabilización del túnel.
• e) Influjo del eventual drenaje del túnel en la posible variación de las condiciones hidráulicas de los niveles freáticos, afloramientos o aprovechamientos.
• f) Posibilidad de que el túnel suponga una barrera total o parcial a las corrientes subálveas naturales, y la correspondiente variación.

Túneles en zonas urbanas

Cuando el túnel se realice en zonas urbanas se analizará a demás una serie de factores como:

• Condiciones de los edificios colindantes o del entorno.
• Instalaciones de Servicio Público (agua, gas, electricidad).
• Red de colectores de la zona.
• Ubicación de viales (anchura, número, densidad de circulación de vehículos y/o peatones, etc.).

Galería de reconocimiento

Antes de iniciar la perforación de un túnel, es aconsejable sobre todo en obras de gran envergadura y siempre que sea posible, la realización de una galería de reconocimiento. Esta galería de nos aportará los datos necesarios para conocer y constatar el tipo de terreno por el que transcurre el trazado del túnel, y con ello poder adoptar los medios de perforación más adecuados al tipo de terreno, y extremar las medidas de Seguridad.

La ejecución de esta galería debe ser de extrema calidad. Como premisa, el tiempo transcurrido entre la construcción de esta galería y el túnel, debe ser mínimo, debido a la posible alteración del terreno, causada por la perforación de la galería, como consecuencia de ello los datos obtenidos podrían falsearse.

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