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Articulo de referencia

Máquina perforadora de túneles

Una de las tuneladoras utilizadas para el túnel del Canal de la Mancha entre Francia y el Reino Unido. Una tuneladora ( TBM ), también conocida como "topo", [ 1 ] es una máquina...

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Una de las tuneladoras utilizadas para el túnel del Canal de la Mancha entre Francia y el Reino Unido.

Una tuneladora ( TBM ), también conocida como "topo", [ 1 ] es una máquina utilizada para excavar túneles . Las TBM son una alternativa a los métodos de perforación y voladura y a la "minería manual", permitiendo una excavación más rápida a través de roca dura, suelo húmedo o seco, o arena (aunque cada uno requiere tecnologías TBM especializadas). Las secciones transversales de los túneles perforados con TBM se extienden hasta 17,6 metros (58 pies) (hasta junio de 2023). [ 2 ] Los túneles TBM suelen tener una sección transversal circular. Se han desarrollado tuneladoras especializadas para excavar túneles no circulares, incluyendo perfiles rectangulares y en forma de herradura. [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] Los túneles mucho más estrechos se suelen perforar utilizando métodos de construcción sin zanja o perforación direccional horizontal en lugar de con TBM. 

Las tuneladoras limitan la alteración del terreno circundante y producen una pared de túnel lisa, lo que reduce el costo del revestimiento y permite la construcción de túneles en zonas urbanas. Las tuneladoras de gran tamaño son costosas y su construcción y transporte presentan dificultades, además de tener costos fijos que se vuelven menos significativos para túneles más largos. La velocidad de excavación generalmente disminuye a medida que aumenta el tamaño del túnel, pero, no obstante, la velocidad de excavación con tuneladoras ha aumentado con el tiempo. En el siglo XXI, las tuneladoras que excavan a través de roca pueden alcanzar más de 700 metros por semana, mientras que las tuneladoras de suelo pueden superar los 200 metros por semana. [ 7 ]  

Historia

Escudo de corte utilizado para el nuevo túnel del Elba.
Mirando hacia el escudo de corte en los gatos hidráulicos
Un cabezal de corte de una tuneladora siendo bajado bajo tierra para la construcción de la línea City & Southwest del metro de Sídney.

Siglo XIX

El primer escudo de tuneladora exitoso fue desarrollado por Sir Marc Isambard Brunel para excavar el Túnel del Támesis en 1825. Sin embargo, esto solo representó la invención del concepto de escudo y no implicó la construcción de una tuneladora completa; la excavación aún tuvo que realizarse mediante los métodos de excavación estándar de la época. [ 8 ]

La primera máquina perforadora de la que se tiene constancia fue la « Rompedora de Montaña » de Henri Maus . [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ] [ 12 ] Encargada por el rey de Cerdeña en 1845 para excavar el túnel ferroviario de Fréjus entre Francia e Italia a través de los Alpes , Maus la mandó construir en 1846 en una fábrica de armas cerca de Turín , Italia. Consistía en más de 100 taladros de percusión montados en la parte delantera de una máquina del tamaño de una locomotora, accionada mecánicamente desde la entrada del túnel. Las revoluciones de 1848 afectaron a la financiación, y el túnel no se completó hasta 10 años después, utilizando métodos menos innovadores y menos costosos, como taladros neumáticos . [ 13 ]

En Estados Unidos, la primera tuneladora que se construyó se utilizó en 1853 durante la construcción del túnel de Hoosac en el noroeste de Massachusetts. [ 14 ] Hecha de hierro fundido, se la conocía como la Máquina de Corte de Piedra Patentada de Wilson , en honor a su inventor, Charles Wilson. [ 15 ] Perforó 3 metros (10 pies) en la roca antes de romperse (el túnel finalmente se completó más de 20 años después, y al igual que con el túnel ferroviario de Fréjus, utilizando métodos menos ambiciosos). [ 16 ] La máquina de Wilson anticipó a las tuneladoras modernas en el sentido de que empleaba discos de corte, como los de una grada de discos , que estaban unidos al cabezal giratorio de la máquina. [ 17 ] [ 18 ] [ 19 ] A diferencia del cincelado o la perforación y voladura tradicionales, este innovador método de remoción de roca se basaba en simples ruedas de metal para aplicar una alta presión transitoria que fracturaba la roca. 

En 1853, el estadounidense Ebenezer Talbot también patentó una tuneladora que empleaba discos de corte de Wilson, aunque estos estaban montados en brazos giratorios, que a su vez estaban montados en una placa giratoria. [ 20 ] En la década de 1870, John D. Brunton de Inglaterra construyó una máquina que empleaba discos de corte montados excéntricamente en placas giratorias, que a su vez estaban montadas excéntricamente en una placa giratoria, de modo que los discos de corte se desplazaban sobre casi toda la superficie rocosa que se iba a remover. [ 21 ] [ 22 ]

La primera tuneladora que excavó una distancia considerable fue inventada en 1863 y mejorada en 1875 por el oficial del ejército británico, el mayor Frederick Edward Blackett Beaumont (1833-1895); la máquina de Beaumont fue mejorada aún más en 1880 por el oficial del ejército británico, el mayor Thomas English (1843-1935). [ 23 ] [ 24 ] [ 25 ] [ 26 ] [ 27 ] En 1875, la Asamblea Nacional francesa aprobó la construcción de un túnel bajo el Canal de la Mancha y el Parlamento británico apoyó una prueba utilizando la tuneladora de English. Su cabezal de corte consistía en una broca cónica detrás de la cual había un par de brazos opuestos sobre los que se montaban discos de corte. Desde junio de 1882 hasta marzo de 1883, la máquina excavó, a través de tiza, un total de 1840  m (6036  pies). [ 12 ] Un ingeniero francés, Alexandre Lavalley , que también era contratista del Canal de Suez , utilizó una máquina similar para perforar 1669  m (5476  pies) desde Sangatte en el lado francés. [ 28 ] Sin embargo, a pesar de este éxito, el proyecto del túnel transcanal fue abandonado en 1883 después de que el ejército británico expresara temores de que el túnel pudiera ser utilizado como ruta de invasión. [ 12 ] [ 29 ] No obstante, en 1883, esta tuneladora se utilizó para perforar un túnel de ventilación ferroviaria —de 2 m (7 pies) de diámetro y 2,06 km (6750 pies) de longitud— entre Birkenhead y Liverpool , Inglaterra, a través de arenisca bajo el río Mersey . [ 30 ]    

La construcción de los túneles Uptown Hudson para el ferrocarril Hudson & Manhattan se llevó a cabo de forma intermitente entre 1890 y 1908, utilizando un escudo Greathead . El proyecto empleó aire comprimido a 2,4 bar (35 psi) para reducir los derrumbes. Sin embargo, muchos trabajadores fallecieron a causa de derrumbes o enfermedades por descompresión. [ 31 ] [ 32 ] [ 7 ]  

década de 1900

Durante finales del siglo XIX y principios del XX, los inventores continuaron diseñando, construyendo y probando tuneladoras (TBM) para túneles de ferrocarriles, metros, alcantarillado, suministro de agua, etc. Se patentaron tuneladoras que empleaban conjuntos giratorios de taladros o martillos. [ 33 ] Se propusieron tuneladoras que se asemejaban a sierras de corona gigantes . [ 34 ] Otras tuneladoras consistían en un tambor giratorio con púas metálicas en su superficie exterior, [ 35 ] o una placa circular giratoria cubierta de dientes, [ 36 ] o correas giratorias cubiertas de dientes metálicos. [ 37 ] Sin embargo, estas tuneladoras resultaron costosas, engorrosas e incapaces de excavar roca dura; por lo tanto, el interés en las tuneladoras disminuyó. No obstante, el desarrollo de las tuneladoras continuó en minas de potasa y carbón, donde la roca era más blanda. [ 38 ]

La empresa Robbins Company fabricó una tuneladora con un diámetro de perforación de 14,4 m (47 pies y 3 pulgadas) para el proyecto del túnel del Niágara en Canadá . La máquina se utilizó para perforar un túnel hidroeléctrico bajo las cataratas del Niágara . La tuneladora recibió el nombre de "Big Becky" en referencia a las represas hidroeléctricas Sir Adam Beck, a las que se conectó mediante un túnel adicional para la generación de energía hidroeléctrica.   

década de 2000

Una tuneladora utilizada para excavar el túnel de base de San Gotardo , Suiza, el túnel ferroviario más largo del mundo.

La tuneladora conocida como Bertha , considerada la tuneladora de equilibrio de presión de tierra más grande y la segunda tuneladora más grande en general (a junio de 2023), tiene un diámetro de perforación de 17,45 metros (57,3 pies) y fue fabricada por Hitachi Zosen Corporation en 2013. [ 2 ] [ 39 ] Fue entregada a Seattle , Washington , para su proyecto de túnel de la autopista 99. [ 40 ] La máquina comenzó a operar en julio de 2013, pero se detuvo en diciembre de 2013 y requirió reparaciones sustanciales que la paralizaron hasta enero de 2016. [ 41 ] Bertha completó la perforación del túnel el 4 de abril de 2017. [ 42 ] 

Dos tuneladoras suministradas después de la adquisición en 2013 de la tecnología alemana de tuneladoras y perforación de pozos Aker Wirth (Aker Solutions) por China Railway Tunnelling Equipment (CRTE), ahora CREG (China Railway Engineering Equipment Group)-Alemania, [ 43 ] [ 44 ] Las unidades CREG-Wirth con un diámetro de perforación de 6,67 m (21,9 pies) se utilizaron para perforar dos túneles para el sistema de metro de Kuala Lumpur , Malasia . [ 44 ] El medio excavado fue "arenosa saturada de agua, lutita esquistosa, lutita muy meteorizada, así como aluvión". [ 44 ] Según la descripción comercial de la empresa, sus productos lograron una tasa de avance de "más de 345 metros [1130 pies] por mes". [ 44 ]  

Vista superior de una maqueta de la tuneladora utilizada en el túnel de base del San Gotardo .

Según se informa, la máquina para roca dura más grande y la cuarta tuneladora más grande en general (a junio de 2023), una máquina conocida como Martina , fue construida por Herrenknecht AG . [ 2 ] Su diámetro de excavación es de 15,62 m (51,2 pies) y longitud total de 130 m (430 pies) ; área de excavación de 192 m 2 (2070 pies cuadrados ) y valor de empuje de 39 485 t, peso total de 4500 toneladas y capacidad instalada total de 18 MW. [ 2 ] Su consumo energético anual fue de aproximadamente 62 GWh. [ 2 ] Martina fue utilizada por la constructora italiana Toto Group (Toto SpA Costruczioni General) para perforar un túnel de 2,4 km del proyecto Variante di Valico cerca de Florencia, Italia, en 2013. Este proyecto creó la galería Sparvo del paso de la autopista italiana A1 ("Variante di Valico A1"), cerca de Florencia. Hasta la fecha, Martina seguía siendo propiedad de Toto Group y operada por esta.            

Herrenknecht también construyó la tuneladora de lodo de mayor diámetro del mundo y, según el Libro Guinness de los Récords , a junio de 2023, también la tuneladora más grande en general; llamada "Qin Liangyu" o Mixshield S-880, tiene un diámetro de excavación de 17,63 metros (57,8 pies) . [ 2 ] Propiedad y operada por una subsidiaria de la empresa constructora francesa Bouygues (Dragages Hong Kong), se utilizó para perforar el túnel de carretera Chek Lap Kok a Tuen Mun, bajo el mar, hacia Hong Kong , China, despejando la primera sección del túnel con un diámetro grande, luego convertido a 14 m, y trabajando junto con otras 3 tuneladoras (incluida otra perforadora Herrenknecht) para completar los túneles, 30 m bajo el mar, en 2019. [ 2 ] Una tuneladora Robbins en 2022 sufrió un cambio de diámetro dentro del túnel, que redujo el diámetro de la tuneladora de 11,6 metros a 9,9 metros. [ 45 ] 

Los cabezales de corte en las tuneladoras se seleccionan según el tipo de terreno: por ejemplo, las tuneladoras para terrenos blandos pueden tener cabezales de corte abiertos de tipo "estrella" donde las cuchillas raspan el suelo, mientras que las tuneladoras para roca dura pueden tener cabezales de corte cerrados de tipo "disco" donde las cuchillas son de tipo disco y pueden girar para fracturar la roca en pequeños fragmentos. [ 46 ] [ 47 ] [ 48 ] [ 49 ]

Tipos

Una tuneladora que se utilizó en el depósito de residuos nucleares de Yucca Mountain.

Las tuneladoras suelen constar de una rueda de corte giratoria en la parte delantera, denominada cabezal de corte, seguida de un cojinete principal , un sistema de empuje, un sistema para la extracción del material excavado (lodo) y mecanismos de soporte. Las máquinas varían según la geología del terreno, la cantidad de agua subterránea presente y otros factores.

Las perforadoras de roca se diferencian de las perforadoras de tierra en la forma en que cortan el túnel, en la forma en que proporcionan la tracción para soportar la actividad de perforación y en la forma en que sostienen las paredes de los túneles recién formados.

Tipos de paredes de túneles

Revestimiento de hormigón

Gatos hidráulicos que mantienen una tuneladora en su lugar.

Las tuneladoras blindadas se utilizan normalmente para excavar túneles en el suelo. Colocan segmentos de hormigón detrás de la tuneladora para sostener las paredes del túnel. [ 50 ]

La máquina se estabiliza en el túnel con cilindros hidráulicos que presionan contra el escudo, lo que permite a la tuneladora aplicar presión en el frente del túnel. Los segmentos están agrupados en anillos, y estos anillos están ligeramente inclinados hacia un lado, de modo que colocarlos en una orientación permite dirigir la tuneladora, y colocarlos en orientaciones opuestas la mantiene en línea recta [ 51 ] [ 52 ]. El escudo de la tuneladora tiene boquillas para inyectar lechada ubicadas en el borde posterior del escudo. La lechada se inyecta entre los segmentos de hormigón y el terreno para reducir la entrada de agua en el túnel terminado. Se utilizan cepillos de alambre en el escudo como sellos para evitar que la lechada entre en el escudo. [ 53 ] Los anillos están hechos de varios segmentos, con un segmento final, la llave, en forma de cuña para empujar los demás segmentos juntos. Hay sellos de caucho de neopreno alrededor del borde de cada segmento. Los segmentos también están atornillados a otros segmentos dentro de un anillo y a los anillos anterior y siguiente.

Las tuneladoras de hincado de tuberías se utilizan a menudo para túneles de pequeño diámetro, de unos 2 metros de ancho. Para avanzar la tuneladora, se deben insertar nuevas secciones de tubería en el pozo de lanzamiento y empujarlas hacia el túnel mediante un gato hidráulico, que hace avanzar la tuneladora en el otro extremo de la tubería. La tuneladora no se puede dirigir hasta que llega a otro pozo y se reorienta. Se puede inyectar bentonita en el espacio entre la tubería y el terreno como lubricante para aumentar la distancia entre pozos. Se pueden colocar gatos hidráulicos adicionales entre las tuberías para aumentar aún más esta distancia. [ 54 ] Se han excavado grandes túneles rectangulares utilizando este método. [ 55 ] [ 56 ]

viga principal

Las máquinas de viga principal no instalan segmentos de hormigón detrás del cabezal de corte. En su lugar, la roca se sostiene mediante métodos de soporte del terreno como vigas anulares, pernos de roca, hormigón proyectado , flejes de acero, acero anular y malla de alambre. [ 50 ]

Tipos de escudo

Dependiendo de la estabilidad de la geología local, las paredes recién formadas del túnel a menudo necesitan ser apuntaladas inmediatamente después de su excavación para evitar su colapso, antes de que se haya construido cualquier soporte o revestimiento permanente. Muchas tuneladoras están equipadas con uno o más escudos cilíndricos que siguen al cabezal de corte para sostener las paredes hasta que se construya el soporte permanente del túnel más adelante en la máquina. La estabilidad de las paredes también influye en el método mediante el cual la tuneladora se ancla para poder aplicar fuerza al cabezal de corte. Esto, a su vez, determina si la máquina puede perforar y avanzar simultáneamente, o si estas operaciones se realizan de forma alternada.

Abre/pinza

Las tuneladoras de agarre se utilizan en túneles de roca. Prescinden del uso de un escudo y, en su lugar, empujan directamente contra las paredes no reforzadas del túnel. [ 7 ]

Máquinas como la Wirth solo pueden moverse cuando no están sujetas. Otras máquinas pueden moverse continuamente. Al final de un ciclo de perforación Wirth, las patas bajan al suelo, las pinzas se retraen y la máquina avanza. Luego, las pinzas se vuelven a acoplar y las patas traseras se elevan para el siguiente ciclo. Estas tuneladoras pueden dirigirse ajustando la longitud de los cilindros hidráulicos utilizados para las pinzas. [ 57 ]

Escudo único

Una tuneladora de escudo simple tiene un único escudo cilíndrico después del cabezal de corte. Inmediatamente después del escudo se construye un revestimiento permanente de hormigón, y la tuneladora empuja contra este revestimiento para aplicar fuerza al cabezal de corte. Dado que este empuje no puede realizarse mientras se construye el siguiente anillo de revestimiento, la tuneladora de escudo simple opera alternando entre los modos de corte y revestimiento. Se pueden utilizar cilindros hidráulicos articulados para dirigir la tuneladora. [ 58 ]

Doble protección

Las tuneladoras de doble escudo (o escudo telescópico) tienen un escudo delantero que avanza con el cabezal de corte y un escudo trasero que actúa como pinza. Ambos escudos pueden moverse axialmente uno con respecto al otro (es decir, telescópicamente) a lo largo de una distancia limitada. El escudo de pinza ancla la tuneladora para que se pueda aplicar presión al cabezal de corte mientras se construye simultáneamente el revestimiento de hormigón. [ 59 ]

Métodos de soporte del frente del túnel

En roca dura con escasa agua subterránea, la zona alrededor del cabezal de corte de una tuneladora puede operar sin presión, ya que la pared rocosa expuesta se sostiene por sí misma. En suelos más blandos o con un nivel freático significativo, es necesario aplicar presión en la pared del túnel para evitar el colapso o la infiltración de agua subterránea en la máquina.

Balance de presión terrestre

Tuneladora en el sitio de Weinberg Tunnell Altstetten-Zürich-Oerlikon, cerca de la estación de tren de Zürich Oerlikon
Instalación urbana para una alcantarilla de 2,1 metros (84 pulgadas) en Chicago, Illinois, EE. UU. 
Estructuras de soporte en la parte trasera de una tuneladora. Esta máquina se utilizó para excavar el túnel principal del depósito de residuos nucleares de Yucca Mountain en Nevada.

Las tuneladoras de equilibrio de presión de tierra (EPB) se utilizan en terrenos blandos con una presión inferior a 7 bar (100 psi ) . Utilizan material excavado para mantener la presión en el frente del túnel. Este material se introduce en la tuneladora mediante un transportador de tornillo . Ajustando la velocidad de extracción del material excavado y la velocidad de avance de la tuneladora, se puede controlar la presión en el frente de la tuneladora sin necesidad de utilizar lodo . Se pueden inyectar aditivos como bentonita , polímeros y espuma delante del frente para estabilizar el terreno. Dichos aditivos se pueden inyectar por separado en el cabezal de corte y en el tornillo de extracción para asegurar que el material excavado sea suficientemente cohesivo para mantener la presión y restringir el flujo de agua.  

Al igual que otros tipos de tuneladoras, las EPB utilizan cilindros de empuje para avanzar presionando contra segmentos de hormigón. El cabezal de corte emplea una combinación de brocas de carburo de tungsteno , discos de corte de carburo, picos de arrastre y/o discos de corte para roca dura.

La técnica EPB ha permitido excavar túneles en terrenos blandos, húmedos o inestables con una velocidad y seguridad sin precedentes. El Túnel del Canal de la Mancha , el Anillo Principal de Agua del Támesis , tramos del metro de Londres y la mayoría de los nuevos túneles de metro construidos en los últimos 20 años en todo el mundo se excavaron utilizando este método. Históricamente, la técnica EPB ha competido con el método de escudo de lodo (véase más abajo), en el que el lodo se utiliza para estabilizar el frente del túnel y transportar los escombros a la superficie. Las tuneladoras EPB se utilizan principalmente en terrenos más finos (como la arcilla), mientras que las tuneladoras de lodo se utilizan principalmente en terrenos más gruesos (como la grava). [ 60 ]

Escudo para lodos

Las tuneladoras de escudo de lodo se pueden utilizar en terrenos blandos con alta presión de agua o donde las condiciones del terreno granular (arenas y gravas) no permiten que se forme un tapón en el tornillo. El cabezal de corte se llena con lodo presurizado, generalmente compuesto de arcilla bentonita , que aplica presión hidrostática al frente de excavación. El lodo se mezcla con el material excavado antes de ser bombeado a una planta de separación de lodo, generalmente ubicada fuera del túnel. Las tuneladoras de escudo mixto son tuneladoras de lodo donde el lodo presurizado se encuentra en una cámara aislada con el cabezal de corte y el frente de excavación. [ 61 ]

Las plantas de separación de lodos utilizan sistemas de filtración multietapa que separan los desechos de los lodos para permitir su reutilización. El grado de limpieza de los lodos depende del tamaño relativo de las partículas del lodo. Las tuneladoras de lodos no son adecuadas para limos y arcillas, ya que el tamaño de las partículas de los desechos es menor que el de la bentonita. En este caso, se elimina el agua de los lodos, dejando una torta de arcilla que puede estar contaminada.

En ocasiones, se coloca un sistema de cajón en el cabezal de corte para permitir a los trabajadores operar la máquina, reemplazando los cabezales de corte debido al desgaste, [ 62 ] [ 63 ] aunque la presión del aire puede alcanzar niveles elevados en el cajón, lo que requiere que los trabajadores estén médicamente autorizados como "aptos para bucear" y capaces de operar las esclusas de presión. [ 62 ] [ 63 ] Esto puede hacerse en tuneladoras de lodo y EPB, donde también se conoce como intervención hiperbárica, en la que los trabajadores se exponen a la presión en el frente de corte después de pasar por una esclusa de aire, a través de un sistema de esclusa de aire de guillotina que elimina la necesidad de que los trabajadores estén presentes, o robóticamente. [ 64 ] [ 65 ] [ 66 ] [ 67 ]

Las tuneladoras de lodo pueden incorporar trituradoras de mandíbulas para triturar las rocas que puedan encontrar. Esto es necesario para convertir la roca en lodo y poder retirarla de la tuneladora. Se coloca una criba delante de la trituradora de mandíbulas para asegurar que el tamaño de partícula del lodo sea lo suficientemente pequeño, evitando así obstrucciones en las tuberías. [ 68 ]

Superficie abierta y blanda

Las tuneladoras de frente abierto para terrenos blandos dependen de que el terreno excavado se mantenga brevemente sin soporte. Son adecuadas para su uso en terrenos con una resistencia de hasta aproximadamente 10 MPa (1500 psi) con bajos caudales de agua. Pueden perforar túneles con una sección transversal superior a 10 m (30 pies) . Un brazo de retroceso o cabezal de corte perfora hasta 150 mm (6 pulgadas) del borde del escudo. Después de un ciclo de perforación, el escudo se eleva hacia adelante para comenzar un nuevo ciclo. El soporte del terreno se proporciona mediante segmentos de hormigón prefabricado o, en ocasiones, de hierro esferoidal grafitado (SGI), que se atornillan o se apoyan hasta que se añade un anillo de soporte. El segmento final, llamado llave, tiene forma de cuña y expande el anillo hasta que queda firmemente sujeto al terreno.      

Tuneladora de densidad variable

Estas tuneladoras son una combinación de los tipos EPB y TBM de lodo. Estas tuneladoras pueden alternar entre los modos EPB, lodo, lodo de alta densidad y TBM abierta según las condiciones del terreno, lo que permite la excavación de túneles en terrenos muy variables/heterogéneos sin necesidad de modificaciones mecánicas, salvo la adición o eliminación de una caja de lodo, donde el material extraído se convierte en lodo al mezclarlo con líquido. Las tuneladoras multimodo son un tipo relacionado de tuneladora que puede alternar entre los modos abierta y EPB o abierta y TBM de lodo, y son precursoras de la tuneladora de densidad variable. [ 69 ] [ 70 ]

Tamaño del túnel

Las tuneladoras (TBM) tienen diámetros que van desde 1 a 17 metros (3 a 56 pies) . Las tuneladoras de escudo para microtúneles se utilizan para construir túneles pequeños y son el equivalente en menor tamaño de un escudo de tunelización convencional . Generalmente, perforan túneles de 1 a 1,5 metros (3,3 a 4,9 pies) , demasiado pequeños para que los operarios puedan caminar dentro.  

Sistemas de respaldo

Detrás de todo tipo de tuneladoras, en la parte terminada del túnel, se encuentran plataformas de soporte traseras conocidas como sistema de respaldo, cuyos mecanismos pueden incluir cintas transportadoras u otros sistemas para la eliminación de escombros; tuberías de lodos (si procede); salas de control; sistemas eléctricos, de eliminación de polvo y de ventilación; alojamientos para trabajadores y cámaras de refugio, y mecanismos para el transporte de segmentos prefabricados.

Túneles urbanos y túneles superficiales

La construcción de túneles urbanos exige que la superficie permanezca intacta y que se evite el hundimiento del terreno . El método habitual para lograrlo en suelos blandos consiste en mantener la presión del suelo durante y después de la construcción.

En estas situaciones se utilizan tuneladoras con control positivo del frente de excavación, como las de equilibrio de presión de tierra (EPB) y las de escudo de lodo (SS). Ambos tipos (EPB y SS) permiten reducir el riesgo de hundimientos superficiales y la formación de huecos si las condiciones del terreno están bien documentadas. Al excavar túneles en entornos urbanos, deben tenerse en cuenta otros túneles, las líneas de servicios públicos existentes y las cimentaciones profundas, y el proyecto debe contemplar medidas para mitigar cualquier efecto perjudicial sobre otras infraestructuras.

Véase también

Notas

  1. ↑ Tuneladora (TBM)
  2. ^ Cecere 2023 .​​​​​ Error sfn: sin destino: CITEREFCecere2023 ( ayuda )
  3. ↑ Li, Jianbin (diciembre de 2017). "Tecnologías clave y aplicaciones del diseño y fabricación de tuneladoras no circulares". Ingeniería . 3 (6): 905– 914. Bibcode : 2017Engin...3..905L . doi : 10.1016/j.eng.2017.12.002 .
  4. ↑ Ma, Peng; Zhao, Yahong; Shimada, Hideki; Zhou, Hao (7 de noviembre de 2024). "Análisis de efectividad de una nueva tuneladora rectangular con transmisión planetaria para elevación de cajones" . Scientific Reports . 14 (1) 27059. Bibcode : 2024NatSR..1427059M . doi : 10.1038/s41598-024-78206-8 . PMC 11544224. PMID 39511272 .  
  5. ↑ ""Forma de U": Primera máquina de escudo para secciones transversales en forma de herradura - túnel" . www.tunnel-online.info . Archivado del original el 27 de febrero de 2020. Consultado el 27 de febrero de 2020 .
  6. ↑ Entre los sitios web comerciales que hacen referencia a los mismos tipos de material se incluyen:
    • "Tuneladora en forma de U para aplicaciones especiales" . CREG Underground Solutions. Archivado del original el 9 de septiembre de 2017. Consultado el 2 de noviembre de 2021 .
    • "Máquina de escudo especial | Kawasaki Heavy Industries" . global.kawasaki.com . Archivado del original el 26 de septiembre de 2021. Consultado el 2 de octubre de 2021 .
    • "Máquinas de escudo y tuneladoras (TBM) - Equipos para construcción, minería y servicios públicos | Productos y servicios | Komatsu Ltd" . Komatsu Ltd. Archivado del original el 28 de julio de 2023. Consultado el 2 de octubre de 2021 .
    • "Tunneladoras (de escudo y TBM)" (PDF) . global.kawasaki.com . Kawasaki. Archivado (PDF) del original el 1 de octubre de 2021. Consultado el 2 de noviembre de 2021 .
  7. 1 2 3 Potter 2023 .
  8. ↑ Bagust 2006 , pág. 65.
  9. ↑ Drinker 1883 , págs. 191-194 . 
  10. ↑ Oeste 1988 .
  11. ↑ Maidl et al. 2008 .
  12. 1 2 3 Hemphill 2013 .
  13. ↑ Hapgood, Fred (otoño de 2004). "La vanguardia subterránea: los innovadores que hicieron que la excavación de túneles fuera de alta tecnología". Invention & Technology . 20 (2): 42– 48. INIST 16005813 . 
  14. ↑ Maidl et al. 2008 , pág. 1.
  15. ↑ Smith, Gary. "Guía de la colección del túnel de Hoosac en la Biblioteca Pública de North Adams" . Notas históricas del túnel de Hoosac . Biblioteca Pública de North Adams. Archivado del original el 15 de enero de 2004. Consultado el 14 de julio de 2011 .
  16. ↑ Howes, M. "Historia del túnel de Hoosac - Cronología abreviada" . Archivado del original el 21 de mayo de 2011. Recuperado el 14 de julio de 2011 .
  17. ↑ Bancroft 1908, pág. 65.
  18. ↑ Wilson, Charles. "Piedra de alisar", patente estadounidense 5.012 (emitida el 13 de marzo de 1847).
  19. ↑ Wilson, Charles. "Máquina para perforar rocas, etc.", Patente estadounidense 14.483 (emitida el 18 de marzo de 1856).
  20. ↑ Talbot, Ebenezer. "Máquina para excavar túneles o perforar rocas", patente estadounidense 9.774 (emitida el 7 de junio de 1853).
  21. ↑ West 1988 , págs. 239–242.
  22. ↑ Brunton, John D. "Máquina mejorada para hundir pozos", patente estadounidense 80,056 (emitida el 21 de julio de 1868).
  23. ↑ West 1988 , págs. 243–247.
  24. ↑ David William Brunton y John Allen Davis, Túneles modernos: con especial referencia a túneles mineros y de suministro de agua (Nueva York, Nueva York: John Wiley & Sons, 1914), pág. 182.
  25. ↑ Frederick Edward Blackett Beaumont, Patente británica n.º 1904 (expedida el 30 de julio de 1864). (Véase: Patentes de invenciones. Resúmenes de especificaciones relativas a la minería, la extracción de canteras, la construcción de túneles y la perforación de pozos (Londres, Inglaterra: Oficina de los Comisionados de Patentes de Invenciones, 1874), pág. 247. Archivado el 28 de julio de 2023 en Wayback Machine ).
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