31-01-13 Geo Final

C O N S O R C IOP U R U C H U C O

G EOLO EOLOG G IA – G E O TECNIA TECNIA

Estudio Definitivo de los Túneles Puruchuco y Accesos.


I. GEOLOG GEOLOGIA IA GEOT GEOTECNI ECNIA A DE DE LOS LOS TUNE TUNELES LES PURUCU PURUCUCHO CHO Y ACCESOS 1 .1 .1

A s p e ct c t os os Ge Ge ne ne ra ra le le s

1.1.1 Introdu Introducción cción La gran gran cant cantida idadd de po poblac blación ión qque ue hab habita ita en en el cono cono este este de la ciud ciudad ad de de Lim Lima a y qu que e debe de transportarse hacia los demás distritos por la Av. Javier Prado, tiene que realizar un trayecto por la Carretera Central (Av. Nicolás Ayllón), para trasladarse trasladarse a los distrito donde trabaja se demora mayor tiempo de lo necesario. La Municipalidad Distrital de Ate Vitarte, tiene planeado planeado diseñar y construir las obras del paso a desnivel en la intersección vial Av. Javier Prado-Av. Nicolás Ayllón. Obra que se viene construyendo a través de Consorcio Puruchuco S.A.C. Por esta razón y para el mejor desarrollo vial de este sector de la ciudad, es imprescindible la ejecución de la prolongación de la Av. Javier Prado y un túnel que atraviese el Cerro Puruchuco. Los túneles atravesarán atravesarán el macizo rocoso del del Cerro Puruchuco (C° Huaquerone), Huaquerone), por lo cual es importante importante el estudio estudio del mismo, mismo, su observación observación ha sido facilitada por por el afloramien afloramiento to de rocas rocas dioritas dioritas en sus laderas laderas.. La calidad calidad del macizo macizo rocoso rocoso del Cerro Cerro Puruchuco, observada esta esta fallada y fuertemente fracturada, fracturada, pero al interior del macizo macizo rocoso, la calidad de la misma mejora levemente. A través del mapeo geológico superficial se pudo identificar el tipo de roca, el rumbo, buzami buz amient entoo de llas as disc discont ontinu inuida idades des princi principal pales es (falla (fallas, s, diacla diaclasas sas y fract fractura uras). s). Para Para complementar el estudio geotécnico se realizaron dos Sondajes Diamantinos que atravesar atravesaron on el macizo macizo rocoso rocososs comp completame letamente nte del mencion mencionado ado cerro, cerro, los cuales cuales nos permitieron en en algunos casos confirmar confirmar los datos obtenidos obtenidos del mapeo superficial y en otros casos obtener obtener datos mas exactos de la litología y las características geotécnicas geotécnicas de las mismas mismas al nivel del corte de los Túneles, así así mismo fue fue necesario investigación geotécnica indirecta mediante GPR para identificara el contacto suelo roca, fracturas y grietas, grietas, como también también posib posibles les restos restos arqueológic arqueológicos; os; además además se realizo realizo ensayos de permeabili permeabilidad dad mediante mediante Lugueó Lugueónn del macizo macizo rocoso rocoso que incluyen incluyen la estimaci estimación ón del grado de permeabilidad permeabilidad dentro del áreas influencia directa de las bóvedas túneles



I. GEOLOG GEOLOGIA IA GEOT GEOTECNI ECNIA A DE DE LOS LOS TUNE TUNELES LES PURUCU PURUCUCHO CHO Y ACCESOS 1 .1 .1

A s p e ct c t os os Ge Ge ne ne ra ra le le s

1.1.1 Introdu Introducción cción La gran gran cant cantida idadd de po poblac blación ión qque ue hab habita ita en en el cono cono este este de la ciud ciudad ad de de Lim Lima a y qu que e debe de transportarse hacia los demás distritos por la Av. Javier Prado, tiene que realizar un trayecto por la Carretera Central (Av. Nicolás Ayllón), para trasladarse trasladarse a los distrito donde trabaja se demora mayor tiempo de lo necesario. La Municipalidad Distrital de Ate Vitarte, tiene planeado planeado diseñar y construir las obras del paso a desnivel en la intersección vial Av. Javier Prado-Av. Nicolás Ayllón. Obra que se viene construyendo a través de Consorcio Puruchuco S.A.C. Por esta razón y para el mejor desarrollo vial de este sector de la ciudad, es imprescindible la ejecución de la prolongación de la Av. Javier Prado y un túnel que atraviese el Cerro Puruchuco. Los túneles atravesarán atravesarán el macizo rocoso del del Cerro Puruchuco (C° Huaquerone), Huaquerone), por lo cual es importante importante el estudio estudio del mismo, mismo, su observación observación ha sido facilitada por por el afloramien afloramiento to de rocas rocas dioritas dioritas en sus laderas laderas.. La calidad calidad del macizo macizo rocoso rocoso del Cerro Cerro Puruchuco, observada esta esta fallada y fuertemente fracturada, fracturada, pero al interior del macizo macizo rocoso, la calidad de la misma mejora levemente. A través del mapeo geológico superficial se pudo identificar el tipo de roca, el rumbo, buzami buz amient entoo de llas as disc discont ontinu inuida idades des princi principal pales es (falla (fallas, s, diacla diaclasas sas y fract fractura uras). s). Para Para complementar el estudio geotécnico se realizaron dos Sondajes Diamantinos que atravesar atravesaron on el macizo macizo rocoso rocososs comp completame letamente nte del mencion mencionado ado cerro, cerro, los cuales cuales nos permitieron en en algunos casos confirmar confirmar los datos obtenidos obtenidos del mapeo superficial y en otros casos obtener obtener datos mas exactos de la litología y las características geotécnicas geotécnicas de las mismas mismas al nivel del corte de los Túneles, así así mismo fue fue necesario investigación geotécnica indirecta mediante GPR para identificara el contacto suelo roca, fracturas y grietas, grietas, como también también posib posibles les restos restos arqueológic arqueológicos; os; además además se realizo realizo ensayos de permeabili permeabilidad dad mediante mediante Lugueó Lugueónn del macizo macizo rocoso rocoso que incluyen incluyen la estimaci estimación ón del grado de permeabilidad permeabilidad dentro del áreas influencia directa de las bóvedas túneles



proyectado; para realizar las inyecciones inyecciones de cemento para consolidar el macizo rocoso circundante a las bóvedas. El Estudio geológico del área se empezó, de acuerdo a lo establecido en los Términos de Referencia, con datos provenientes de la información de los estudios realizados en la fase de factibilidad y definitivo donde se proponía corte cerrado. Se ejecutaron planos geológicos/geotécnicos geológicos/geotécnicos que contienen la información obtenida de estos estudios. Los afloramientos rocosos rocosos que existen a lo largo del del trazado del eje de los túneles del Cerro Puruchuco y laderas, sirvieron para realizar un levantamiento estadístico de los diferentes sistemas de discontinuidades y para la ejecución de ensayos in-situ (p.e. con el Martillo de Schmidt). Cómo parte de este proyecto “El Consorcio Puruchuco S.A.C. ha convenido con la empresa HOB Consultores S.A.” para la elaboración del Estudio Definitivo a nivel de Expediente Técnico que servirá para la construcción de los Túneles Puruchuco Puruchuco Norte y Sur, como como los accesos. accesos. Este informe informe correspo corresponde nde al estudio estudio Geológic Geológicoo - Geoté Geotécnico cnico del del Proyecto: Proyecto: “Estudio “Estudio Definitivo de los Túneles Puruchuco y Accesos”, con con la finalidad de evaluar las características geológicasgeológicas- geotécnicas y geodinámicas geodinámicas de la zona de estudio. estudio.

1.1.2 Objetivos Objetivos del Estudi Estudio o El objetivo del presente Informe es evaluar las condiciones geológicas - geotécnicas del macizo rocoso que se espera encontrar encontrar a lo largo largo de los túneles Puruchuco Norte y Sur como también de los Accesos, con el tipo de roca, la condición de la misma, misma, el perfil de meteorización, la geología estructural y todas aquellas condiciones que se han podido derivar de las observaciones realizadas en campo. En este Informe se presentan en detalle los estudios y diseños para construcción correspondientes al Túnel Norte y Túnel Sur, realizados por HOB Consultores S.A., para “El Consorcio Puruchuco S.A.C. Se incluye también en este informe una descripción de los métodos analíticos analíticos y empíricos utilizados para analizar la información recopilada durante el estudio, la clasificación del macizo rocoso, el diseño del soporte y el revestimiento de la obra



subterránea y la sectorización de los terrenos que se anticipa encontrar en la excavación de cada túnel. De otra parte, en este informe se presentan las recomendaciones en cuanto a la secuencia de excavación e instalación del soporte de los túneles proyectados, así como los sistemas de instrumentación requeridos durante la excavación del túnel. Finalmente se presenta el programa de construcción de cada túnel, teniendo en cuenta rendimientos promedio obtenidos en otros túneles de sección y características geológicas similares.

1 .1 .3 C li ma El clima de la zona es de tipo cálido y seco, muy propio de la costa peruana, con ligeras lluvias muy esporádicas, a excepción de frecuentes garúas (lloviznas) y abundantes neblinas en los meses de invierno. La temperatura medio-ambiental fluctúa entre los 13ºC en los meses de invierno (julioseptiembre) hasta los 29ºC en los meses de verano (enero-marzo). La precipitación pluvial de la zona es escasa, ocasionan una precipitación anual de 20 mm, contando con humedad relativa entre 70% - 90% en los meses de agosto, septiembre y octubre, con características de clima de loma y con precipitación de tipo garúa, siendo especialmente seco el resto de los meses del año. En forma excepcional ocurren precipitaciones que pueden generar flujo de escorrentía superficial.

1.1.4 Ubicación y Área del Proyecto Los accesos principales para llegar al área del proyecto son la Av. Huarochirí, Av. Nicolás Ayllón y las calles que unen la Av. Javier Prado con la Av. Nicolás Ayllón, tales como Calle Helsinki, Calle Londres y Vista Alegre. El área de estudio políticamente pertenece al departamento de Lima, provincia de Lima y el distrito de Ate. El proyecto comprende en forma integral la intervención del Cerro Puruchuco (C° Huaquerone) en la Av. Prolongación Javier Prado, manteniendo el eje desde el Estadio Monumental hasta la Av. Metropolitana a fin de darle continuidad a su trazado y la



intervención en la Av. Nicolás Ayllón (Carretera Central) con la construcción de un paso a desnivel en ejecución con la intersección de ésta avenida con la Av. Javier Prado.

Ilustración 1: Ubicación Política del distrito de Ate-Vitarte.

Túneles Puruchuco

Ilustración 2: Imagen de Google Earth de la ubicación del Proyecto “Túneles Puruchuco y Accesos, la fecha de color rojo representa el sentido del Túnel Norte, mientras que la flecha azul representa el sentido del Túnel Sur.



1.1.5 Trabajos Realizados y Limitac iones Durante el transcurso de las investigaciones de campo se efectuó un levantamiento geológico-geotécnico concordante a los TdR, realizando los siguientes trabajos: 

Delimitación en terreno de la distribución superficial de las unidades de rocas y de suelos resientes del área de influencia directa a los túneles.



Reconocimiento, medición de estructuras y procesamiento de datos con empleo del software DIPS v.5.0 de planos de diaclasas, fallas, zonas de cizalla y/o diques para su posterior procesamiento con el software DIPS, para definición de los sistemas preferenciales de discontinuidades mayores.



Estimación de las características geológico-geotécnicas, tanto de las unidades de suelos, como de roca.



Medición sistemática de las orientaciones de los planos de las diaclasas y fracturas menores, para su posterior procesamiento con el software DIPS, para definición de los sistemas preferenciales de discontinuidades menores.



Recolección de muestras litológicas de mano y de testigos de sondajes a objeto de realizar diversos ensayos de laboratorios concordantes a los TdR (ensayos geo mecánicos y descripciones petrográficas); Toma de fotografías ilustrativas tanto panorámicas como de detalle;



Preparación en gabinete del plano geológico y perfil geológico-geotécnico representativo del área del trazado de los Túneles Puruchuco y los respectivos portales, con los cuales se desarrollaron los siguientes planos Geológico-geotécnicos: Geología – Geotecnia Regional (PGR-01), GeologíaGeotecnia Local (PGL-01, PGL-02, PGL-03, PGL-04); Perfil Longitudinal Geológico-Geotécnico con Sostenimiento (PGL-01, PGL-02), Sección Transversal (008-11-ST-01, 008-11-ST-02, 008-11-ST-03).



Elaboración del presente Informe Geológico-Geotécnico.

La principal limitación para este estudio es la presencia generalizada de una familia de fallas paralelas al eje de los túneles, razón por la cual se realizo las prospecciones geotécnicas directas mediante dos sondaje diamantino, en forma diagonal cortando a los túneles, pilar central y fallas de mayor influencia que pueden incidir en el sostenimiento del túnel.



1.1.6 Antecedentes del Estudio Para la elaboración del presente estudio se consultaron los siguientes antecedentes: Antecedentes Generales: 

Geológicamente se encuentra en el cuadrángulo de Lurín (hoja 25-j) que pertenece al Boletín N° 43 del INGEMMET.

Antecedentes Específicos: 

Estudios de Pre Inversión a nivel de Factibilidad y la elaboración del Expediente Técnico del proyecto “CONSTRUCCION Y MEJORAMIENTO DE LA AV.

JAVIER

PRADO TRAMO: CERRO

MAYORAZGO – AV.

METROPOLITANA Y CONSTRUCCION DE PASO A DESNIVEL DE LA INTERSECCION VIAL AV. JAVIER PRADO – AV. NICOLAS AYLLON” otorgándose la Buena Pro al Consorcio Javier Prado para la ejecución de los estudios antes mencionados. 

Investigación Geológica Geotécnica de superficie, Etapa de Ingeniería Básica. Documento S/N, Mayo de 2012.



Estudio Geofísico mediante el método de Georadar (GPR), Etapa de Ingeniería Básica. GEOINSTRUMENTS INTERNATIONAL S.A.C., Mayo del 2012.



Ensayos de Mecánica de Rocas, Etapa de Ingeniería Básica. Carta Nº 120/12/LMR/UNI, Laboratorio de la Facultad de Ingeniería Geológica, Minera y Metalúrgica de la UNI, con fecha 04/07/2012; Carta Nº 124/12/LMR/UNI, Laboratorio de la Facultad de Ingeniería Geológica, Minera y Metalúrgica de la UNI, con fecha 04/07/2012.



Reporte de sondajes exploratorios, Etapa de Ingeniería Básica. Documento S/N, Mayo de 2012.



Ensayo de permeabilidad Lugueón, que se adjuntan en el anexo A de este informe.



Registro geológico geotécnicos de los sondajes exploratorios SDPU-01, SDPU-02.



II. GEOLOGIA REGIONAL 2 .1

Aspe ct os Ge ne ra le s El entorno geológico de los túneles Puruchuco, está representado principalmente por las rocas intrusivas de la Superunidad Santa Rosa y depósitos cuaternarios del pleistoceno y holoceno, lo cual puede observarse en la Geología Regional. En el emplazamiento del área de estudio se reconoce la roca intrusiva tipo tonalita y principalmente Diorita (Ks-sr/tdi), como también los depósitos de suelo aluvial-coluvial con presencia de grandes bloques, bolonería y gravas en matriz limo-arenosa. De acuerdo al boletín geológico de referencia y a los antecedentes obtenidos durante el presente estudio, no existen fallas regionales que intercepten el trazado de los Túneles Puruchuco y Accesos. La principal estructura regional que se sitúa más cercana a la obra, son las fallas que atraviesan entre los Cerros Candela y Cerro Cuarzo de dirección Noreste-Sureste y Noroeste Suroeste.

2 .2

Lit oe st ra tigra fía La secuencia lito-estratigráfica a nivel regional que ocupa el área de influencia directa al proyecto, está conformada por un extenso y potente afloramiento de rocas intrusivas pertenecientes al Cenozoico, las que se encuentran parcialmente cubiertas por depósitos aluviales cuaternarios del pleistocénicas y depósitos fluvio aluviales mas reciente. La Cordillera de los Andes definitivamente ha influido en el relieve de toda esta región, modificando las estructuras, como la lito-estratigrafía y geomorfología del contexto geológico; y como producto de dichas perturbaciones, se encuentran extensos conos deyectivos con suelos heterogéneos en potencia, litología y granulometría. A continuación se describe en forma cronológica la secuencia lito-estratigráfica del ámbito regional pero relacionado con el área de estudio que nos ocupa. 2 .2 .1 R oc a s I nt rus iv a s La Unidad Regional, que presenta el área de estudio, corresponde a un plutonismo Mesozoico- Cenozoico definido como Batolito de la Costa. Como descripción general el Batolito de la Costa es una intrusión múltiple y compleja, los tipos de roca en el Batolito varían considerablemente, van desde gabros a olivinos y piroxenos, hasta granitos potásicos. Desde el punto de vista de su composición el Batolito de la Costa ha sido dividido en 5 segmentos: Superunidad Paraíso, Superunidad Patap, Superunidad



Jecuán, Superunidad Pacho y Superunidad Santa Rosa. Le corresponde al área de estudio la ultima Superunidad conformado por cuerpos tonalíticos – dioríticos y Tonalitas granodioritas, cabe resaltar que el Cerro Puruchuo esta conforma principalmente a la sub unidad de tonalitas dioritas (Santa Rosa Oscuro). 

Tonalitas – Dioritas (Santa Rosa – Oscuro): Constituyen el Plutón principal de lo cerros que bordean Manchay, La Molina y el valle del Rio Rímac desde vitarte hasta Chosica, son de color gris oscuro, textura holocristalina de grano medio variando a grueso; el proyecto de los Túneles Puruchuco Norte y Sur se atraviesa esta unidad litológica.

Ilustración 3: El Cerro Puruchuco, donde se observa Afloramiento de rocas intrusivas de Tonalitas y principalmente Dioritas (Santa Rosa Oscuro).

2 .2 .2 D ep ós it os C ua t e rn ar io s Estos depósitos se hallan distribuidos en el área de estudio los mismos que se encuentran rellenando el fondo del valle de rio Rímac y quebradas principales.



Depósitos Aluviales: Estos depósitos están constituidos por materiales acarreados por el rio Rímac que baja desde la vertiente occidental andina y cortando a las rocas terciarias, mesozoica y Batolito Costanero, rellenado el valle del rio Hablador, habiéndose depositado una parte en el trayecto y gran parte a lo largo y ancho de sus abanicos aluviales y dentro de estos se describen: aluviales pleistocénicos (mas antiguos) y aluviales recientes:



Depósitos Aluviales Pleistocénicos: Se encuentran formado el cono deyectivo del rio Rímac, con espesores del orden de decenas de metros, sobre en cual



principalmente se asienta el centro urbano del distrito de Ate; la litología de estos depósitos están conformados por conglomerados, conteniendo cantos de diferentes tipos, tamaños y rocas especialmente intrusivas y volcánicas.

Ilustración 4: Depósitos aluviales pleistocénicos, rellenan las depresiones. 

Depósitos Aluviales Recientes: Estos depósitos están restringido a la franja estrecha del rio Rímac y lecho actual, los materiales constituyentes son principalmente cantos y gravas subredondeadas con buena selección en matriz arenosa, esta unidad no se atraviesa.



Depositos Coluviales Recientes: Este depósito de cobertura superficial correspondiente a la acumulación de detritos angulosos no consolidados, producto del desprendimiento, arrastre o caído por gravedad. Se encuentran principalmente asociados a derrumbes en bloques del aforamiento de roca preexistente en el área de estudio.

Ilustración 5: Cobertura Superficial coluvial sobre el afloramiento del macizo rocosos.



2 .3

Ge om orfología En el área de interés entre las urbanizaciones de Javier Prado primera etapa y segunda etapa, se encuentran zonas de superficies planas a simi planas conformadas por las terrazas y conos deyectivos menores de rio Rímac, lomas de pequeñas elevaciones conformadas por rocas intrusivas que marcan un cambio de relieve moderado a suave. En el área estudiada se presenta las siguientes unidades geomorfológicas: valles y quebradas, estribaciones andinas. 2 .3 .1 V a ll es y Qu e br a da s Esta unidad Geomorfológica comprende al valle del Rímac y quebradas afluentes, las que permanecen secas la mayor parte del año, discurriendo agua solo en épocas de fuertes precipitaciones en las partes altas, cubierto por depósitos coluviales y materiales de poco transporte, provenientes de las estribaciones andinas. 2 . 3 .2 E st r ib a c io ne s A nd in a s Esta unidad geomorfológica corresponde a las laderas y crestas marginales de la Cordillera Andina de topografía abrupta conformada por plutones y stock del Batolito Costanero, el mismo que a sido disectado por el rio Rímac y quebradas, formando valles con flancos de fuerte inclinación.

2 .4

Ge ología E st ruc tura l Al este del Cerro Huaquerone, entre los Cerro Candela y Cerro Cuarzo se ha identificado una estructura de falla inferida con dirección Suroeste – Noreste, continuando con el lineamiento la Quebrada la Planicie y otra con lineamiento Sureste – Noroeste, entre las Ruinas Catalina Huanca coincidiendo con la quebrada San Benito. No se ha detectado fallamientos mayores de influencia directa a los túneles. Como estructuras menores, se presentan alineamientos de fracturas en los macizos de roca, con dirección paralela a los túneles proyectados, y de inclinación pronunciada, así mismo fracturas perpendiculares de disposición sub-vertical, acompañado de fracturamientos pequeños, presentando halos de alteración en la roca intrusiva. 2 .4 .1 Fa lla s En general los fallamientos principales tienen rumbos Sureste – Noroeste y Sureste – Noroeste, de longitud considerable, y con relación al trazo de lo túneles encontrándose muy alejados.



Finalmente es importante acotar, que las fallas existentes en la zona de estudio se encuentran en estados pasivos y/o inactivos, por lo que se puede corroborar que en el ámbito de los estudios no hay evidencias de fenómenos neo-tectónicos. 2 .4 .2 Fra ct ura s Constituyen las familias de las discontinuidades principales y secundarias en el macizo rocoso del Cerro Huaquerone, sus frecuencias, longitudes y caracteres de los planos de los fracturas afectan de manera diferencial la estabilidad de los macizos rocosos, como se evidencia en los desprendimiento de los bloque de rocas, existentes en las laderas del mencionado cerro. 

Contactos Geológicos: Son otros rasgos estructurales que normalmente constituyen discontinuidades en donde se producen alteraciones físico-mecánicas (fallas) de los componentes litológicos del macizo rocoso cerro Puruchuco; lo que finalmente contribuye en cierta medida en la desestabilización de las laderas del mencionado cerro; cabe resaltar que mediante el sondaje diamantino SDPU-02, se ha identificado un tramo de cuarzo dorita entre las longitudes 13.15 m a 20.25 m.

2 .5

H idroge ología La hidrogeología regional está dominada por

la

permeabilidad de

las

rocas

y las

estructuras, a continuación se hace una descripción de su influencia: 

Rocas Intrusivas: Influyen rocas del tipo Tonalita, Diorita y cuarcita. La mayoría de estas rocas tienen una baja permeabilidad y porosidad, el flujo de agua se realiza a través de las discontinuidades en la roca. El flujo a través de poros aparece en rocas altamente alteradas en zonas de meteorización, principalmente en las fallas.



En el estudio hidrogeológico realizado en esta fase de estudio se ha analizado mediante investigaciones de campo de las condiciones geológicas, estructurales, permeabilidad y conductividad hidráulica del macizo rocoso, pluviometría, cuencas de drenaje superficiales del sector del Cerro Puruchuco en donde se emplazarán el eje del trazado de los Túneles Puruchuco Norte y Sur.



De los resultados de las investigaciones geológicas de campo y de los sondeos realizados en la fase de diseño definitivo se ha determinado que las rocas que atravesarán los túneles están constituidas por rocas de origen ígneo tipo diorita, presentando sistemas de fracturamiento continuos y discontinuos (fallas y vacíos) que se interceptan entre sí, determinando además que su grado de permeabilidad es de permeable a muy permeable.



III. GEOLOGIA LOCAL DE LA ZONA DE ESTUDIO 3 .1

Aspe ct os Ge ne ra le s

3 .1 .1 I nt rodu cc ión El tramo del proyecto para el eje 3 se inicia (km. 0+530 - empalma con el proyecto definitivo), continuando se atraviesa el Cerro Puruchuco mediante el Túnel Sur (km. 1+213.60 a km. 1+256.18), el final para el mencionado eje es km. 1+522.64, empalmando al proyecto definitivo. Mientras que para el eje 2 se inicia (km. 0+535 - empalma con el proyecto definitivo), continuando se atraviesa el Cerro Puruchuco mediante el Túnel Norte (km. 1+231.10 a km. 1+1+270.45), el final para este eje es km. 1+541.60, empalmando al proyecto definitivo. Los mencionados accesos de salida e ingreso de los túneles, se emplaza sobre las unidades geológicas definidas en el ítem de Geología Regional. Sin embargo, cuando se desarrolla la Geología Local, por su propia naturaleza se procedió a la evaluación al detalle, en algunos casos, existen variaciones locales. A continuación se describe la Geología Local y Geotecnia sobre la cual, puntualmente, se desarrolla los Túneles y Accesos.

Cerro Puruchuco Túnel Norte

Túnel Sur

Ilustración 6: Ubicación y sentido de los Túneles Puruchuco que atraviesan el macizo rocoso del Cerro del mismo Nombre.



3 .2

Lit oe st ra tigra fía

3 .2 .1 R oc a s I nt ru si va s Al área de estudio le corresponde rocas intrusivas del tipo Tonalita – Diorita, color gris oscuro, textura holocristalina de grano medio a grueso, destacando las plagioclasas dentro de una masa oscura, como se puede observar en la siguiente ilustración.

Ilustración 7: Afloramiento de Tonalita-Diorita de Cerro Puruchuco.

3 . 2 .2 D e pó si t os Cu a t e rn a ri os Entre los depósitos inconsolidados que conforman la cobertura cuaternaria circundante al Cerro Puruchuco se aprecian depósitos aluviales pleistocénicos, fluvio-aluvionales y coluviales de cobertura superficial del cerro Puruchuco.

Ilustración 8: Depósitos cuaternarios de cobertura del macizo rocoso del Cerro Puruchuco, producto de la meteorización de las rocas prexistentes.



3 .3

Ge om orfología En las zonas de estudio, correspondiente a las cercanías del complejo arqueológico Puruchuco Huaquerones, se presentan terrenos colinosos e intramontañosos bajos, incluyendo topografía media, con colinas y laderas de mediana pendiente desarrolladas entre los ambientes planos de los fondos del valle circundante a los macizos. Litológicamente los macizos presentan roca tonalitas y principalmente dioritas, ausente de vegetación.

Ilustración 9: Vista panorámica de la morfología del Cerro Puruchuco.

3 .4

Ge ología E st ruc tura l Desde el punto de vista estructural, se puede considerar que el área de influencia directa a los Túneles Puruchuco Norte y Sur, se encuentra bastante disturbada el cerro Puruchuco en esta área de influencia directa a los túneles, presenta una morfología con estructura hundida o “Gravens” delimitados por fallas paralelas normales. El levantamiento cartográfico local realizado dentro del área de influencia directa a los Túneles Puruchuco, se ha identificado un sistema principal de fallas paralelas a los ejes de los túneles mencionados, que corren en dirección NE-SW y SE-NW, que han provocado fuertes deformación del mencionado cerro; habiendo también otras de menor incidencia que corren en dirección NW-SE, que contribuyen a la inestabilidad del área. Todas estas estructuras identificadas están relacionadas con morfología del Cerro Puruchuco, producto de esfuerzos expansivos ocurridos en sentido N – S; el sistema de fallas identificadas se encuentra afectando el macizo rocoso conformado por dioritas del cerro Puruchuco.



En su conjunto, estas estructuras geológicas identificadas han debilitado al macizo rocoso del cerro Puruchuco contribuyendo de manera importante, a su inestabilidad y desintegración de las rocas por los agentes del intemperismo principalmente en las fallas.

Depresión del Cerro Puruchuco

Ilustración 10: Vista del área de la depresión del cerro Puruchuco, por donde se proyecta la construcción de los Túneles Puruchuco.

Ilustración 11: Vista panorámica mirando desde S hacia Norte, la geomorfología del cerro Puruchuco



Las principales estructuras y fallas identificadas de influencia directa a los túneles son las siguientes: 3 .4 .1 Fa lla 1: 

Altura de la progresiva km. 1+220, a un distancia de 14.50m medido desde el eje del Túnel Norte, esta geoestructura tiene un Rumbo N 82° y Buzamiento 87° NE, se observa presencia de rocas fracturadas paralelas a esta falla; en el sondeo SDPU-02 se identifico un tramo relacionado con esta estructura desde 81.92 m hasta 84.45 m, donde el índice de la calidad de la roca RQD < 25% muy mala y RQD 25 – 50% mala.



Continua en km. 1+240, esta geoestructura se ubica en superficie a una distancia de 12.00 m desde eje del Túnel Norte, tiene un Rumbo N 86° y Buzamiento 84°NE, la roca tiene similares características que la anterior.



A partir del km. 1+250, esta geoestructura se ubica a una distancia de 10.00 m de distancia desde el eje del Túnel Norte, tiene un Rumbo N 86° y Buzamiento 77°NS, el ancho de esta falla es 0.90 m aprox.



En las progresivas km. 1+260, esta falla no se aprecia muy definido por encontrarse cubierto por material suelto.



A continuación en km. 1+270, esta geoestructura se ubica a una distancia de 7.50 m del eje del Túnel Norte, presenta un Rumbo N 80° y Buzamiento 70 NE; en el sondeo SDPU01 se identifico un tramo relacionado con esta estructura desde 12.85 m hasta 13.25 m, donde el índice de la calidad de la roca RQD < 25% muy mala.

Ilustración 12: Sistema de fallas paralelas al eje del Túnel Norte.



3 . 4 . 2 F a l l a 2 : Esta geoestructura se ubica ubica íntegramente íntegramente dentro de la bóveda del Túnel Norte, por lo tan tanto to presen presenta ta una eespe specia ciall interé interéss en el compo comportam rtamien iento to mecánic mecánicoo de est esta a estructura, además estará controlado por el grado de fracturamiento que presenta la roca al nivel de la bóveda bóveda del túnel, túnel, por que el mecanism mecanismo o de esta falla contro controlara lara principalm principalmente ente la excavac excavación ión y soste sostenimien nimiento to del túnel. túnel. 

En la progresiva km. 1+220, esta falla se ubica a un distancia de 5.00 m desde el eje del túnel Norte, se ubica esta falla con un ancho de 0.85 m; lado derecho tiene un Rumbo N 82° y Buzamiento 86° NE, mientras que el lado izquierdo tiene un Rumbo N 80° y Buzamiento 86° NE, se observa superficialmente presencia de rocas intensamente fracturadas y meteorizadas gradando a suelo residual; en el sondeo SDPU-02 se identifico un tramo relacionado con esta esta estructura desde 64.56 m hasta hasta 69.33 m, donde el índice de la calidad calidad de la roca roca RQD < 25% muy mala.



Continua en km. 1+230, esta geoestructura se identifica a una distancia de 5.00 m desde el eje del Túnel Norte, Norte, con un ancho ancho de 0.94 m; medido medido el lado izquierdo presenta un Rumbo N 80° y Buzamiento 86°NE, se observa superficialmente presencia de rocas intensamente fracturadas y meteorizadas gradando a suelo residual.



A partir del km. 1+240, esta geoestructura tiene un ancho de 2.66 m, ubicado a una distancia de 4.00 desde eje del Túnel Norte, tiene un Rumbo N 90° y Buzamiento 83°NS, se observa superficialmente presencia de rocas intensamente fracturadas y meteorizadas gradando a suelo residual.



En la progresiva km. 1+250 esta geoestrutura tiene un ancho 0.80 m, ubicado a una distancia de 3.5 m medido desde eje del túnel, presenta un Rumbo N 80° y Buzamiento 78°NS.



A continuación en km. 1+260 esta geoestructura tiene un ancho de 1.00 aproximadamente, a una distancia de 3.20 m del eje del Túnel Norte, Norte, se encuentra cubierto superficialmente por suelo arenosos y bloques angulosos



En el km. 1+270, esta geoestructura tiene un ancho de 1.00 m, ubicado a una distancia de 1.50 m medido desde eje del Túnel Norte, tiene un Rumbo N 82° y Buzamiento 87°NS; en el sondeo SDPU-01 se identifico un tramo relacionado con esta estructura desde 14.65 m hasta 16.05 m, donde donde el índice de la calidad de la roca RQD < 25% muy mala.



Finalmente en km. 1+280 esta geoestructura se estima que continua, se encuentra cubierto superficialmente por suelos arenosos y bloques angulosos.



Eje del Túnel Norte

Área de cimentación del Falso Túnel

Ilustración 13: Fallas paralelas de influencia directa al Túnel Norte, observada desde desde el portal de salida del Túnel Norte.

Ancho 0.85 m

Ilustración 14: Grado de meteorización de la falla 2 observada en superficie superficie altura km. 1+220, en referencia referencia al Túnel Norte.



Ilustración Ilustración 15: Continuació Continuación n de la falla falla 2 cubiertos cubiertos por suelo, solamente solamente se eviden evidencia cia por la depre depresión sión hacia el Portal de Entrada del Túnel Norte.

3 .4 .4 .3 . 3 F al al la la 3 y F al al la la 3 A: A: Estas geoestructura se se ubica íntegramente en en el pilar central de los Túneles Túneles Norte y Sur, Sur, por por lo tanto funda fundamenta mentall el interés interés del compo comportamie rtamiento nto mecán mecánico ico de de estas estructuras, además estará estará controlado por el grado grado de fracturamiento que presenta el maciz macizo o rocoso rocoso,, cab cabe e resalt resaltar ar que que el mecan mecanism ismoo este este pilar pilar con con las ffalla allass con contro trolar lara a principalm principalmente ente el sost sostenimie enimiento nto de la campan campan de los túneles. túneles. 

En la progresiva km. 1+220, estas fallas están ubica a un distancia de 5.00 m y 7.50 m desde el eje del túnel Norte, tiene un Rumbo N 85° y Buzamiento B uzamiento 85° NE.



A partir del km. 1+240, estas geoestructuras, se ubicado a una distancia de 7.50 m y 11.00 m desde eje del Túnel Norte, tiene un Rumbo N 89° y Buzamiento 84°NS, se observa superficialmente presencia de rocas fracturadas y meteorizadas levemente.



En la progresiva km. 1+260 estas geoestruturas, se ubicado a una distancia de 6.50 m y 12.00 m medido desde eje del túnel, presenta presenta un Rumbo N 85° y Buzamiento 76°NS; se observa superficialmente presencia de rocas fracturadas y levemente meteorizadas; en el sondeo SDPU-01 se identifico dos tramo relacionado con estas estructuras desde 30.05 m hasta 30.50 m y 37.75 m, mientras que en el sondeo SDPU-02 se identifico dos tramo relacionado con estas estructuras desde 37.27 m y 45.50 m y 46.30m, en estos tramos el índice de la calidad calidad de la roca RQD < 25% muy mala.



Finalmente en km. 1+280 estas geoestructuras se estima que continua, se encuentra cubierto superficialmente por suelos arenosos y bloques angulosos.



3 .4 .4 Fa lla 4: Esta geoestructura se ubica íntegramente dentro de la bóveda y hastial del Túnel Sur hasta km. 1+215, por lo tanto presenta una especial interés en este tramo el comportamiento mecánico de esta estructura, además estará controlado por el grado de fracturamiento que presenta la roca a estos niveles del túnel, por que el mecanismo de esta falla estará controlado principalmente la excavación y sostenimiento del túnel. 

En la progresiva km. 1+200, esta falla se encuentra cubierto por suelos arenosos y bloques angulosos.



A partir del km. 1+210 esta geoestructura se ubica a un distancia de 11.00 m desde el eje del Túnel Sur, se ubica esta falla con un ancho de 2.27 m; tiene un Rumbo N 86° y Buzamiento 80° NE, se observa superficialmente presencia de rocas intensamente fracturadas y meteorizadas gradando a suelo residual.



Continua en km. 1+220, esta geoestructura se identifica a una distancia de 15.00 m desde el eje del Túnel Sur, con un ancho de 0.30 m; presenta un Rumbo N 87° y Buzamiento 78°NE, se observa superficialmente presencia de rocas intensamente fracturadas y meteorizadas gradando a suelo residual; en el sondeo SDPU-01 se identifico un tramo relacionado con esta estructura desde 62.00 m hasta 62.15 m y 64.40 m hasta 64.80 m, donde el índice de la calidad de la roca RQD < 25% muy mala.



A partir del km. 1+240, esta geoestructura tiene un ancho de 0.34 m, ubicado a una distancia de 12.50 desde eje del Túnel Sur, tiene un Rumbo N 86° y Buzamiento 76°NE.



En la progresiva km. 1+260 esta geoestrutura tiene un ancho 0.79 m, ubicado a una distancia de 13.5 m medido desde eje del Túnel Sur, presenta un Rumbo N 103° y Buzamiento 89°NS.

Ilustración 16: Vista panorámica de la falla 4 de influencia directa al túnel Sur.



3 .4 .5 Fa lla 5 , 6 , 7 , 8 , 9 y 1 0: Las fallas mencionadas continúan paralelos a las fallas cartografiadas de influencia directa a los túneles; presentan Rumbos N 75° y Buzamiento 90° NE, a una distancia de 14.73 m desde el eje del Túnel Sur; Rumbos N 74° y Buzamiento 86° NE, a una distancia de 17.70 m desde el eje del Túnel Sur tiene un ancho de 0.30 m; Rumbos N 74° y Buzamiento 86° NE, a una distancia de 19.80 m desde el eje del Túnel Sur tiene un ancho de 0.32 m; Rumbos N 70° y Buzamiento 77° NE, a una distancia de 23.00 m desde el eje del Túnel Sur tiene un ancho de 0.30 m.

Ilustración 17: Vista panorámica de falla 8, paralelo al eje del Túnel Sur.

Ilustración 18: Vista de la falla 8 en la cumbre del cerro Puruchuco.



IV. ESTUDIO GEOLOGICO GEOTECNICO DE LOS ACCESOS 4 .1

La vía de Ac ce so de la Ent ra da y Sa lida (E. M onum ent al)

4 .1 .1 I nt rodu cc ión El acceso principal de entrada a los a los Túneles Puruchuco, se inicia en la progresiva km. 0+535 eje 2 y km. 0+530 eje 3(empalme con el proyecto definitivo) de la Av. Javier Prado. La ubicación por donde se emplaza en este tramo de la Av. Javier Prado hace que ésta sea muy estable, la zona de interés no está propensa a la ocurrencia de derrumbes, deslizamientos, inundaciones, huaycos, etc.; por encontrarse en una zona llana y sin presencia de aguas superficiales; por tanto no se evidencia procesos de geodinámica externa que pueda afectarlo, esto debido a las características climáticas, topográficas y litoestratigráficas que conforman la superficie del terreno. El presente informe corresponde al trabajo de campo y gabinete realizado entre los meses de mayo y junio del presente año, siguiendo los lineamientos de los términos de referencia (TdR) y las Normas Técnicas Peruanas. Este acceso de salida se inicia en km. 0+535 eje 2 (empalme con proyecto definitivo) de la Av. Javier Prado y se extiende hasta el km. 1+210.80, coincidiendo con la estructura del Portal de Salida del Túnel Norte; mientras el acceso de entrada se inicia en km. 0+530 eje 3 (empalme con proyecto definitivo) de la Av. Javier Prado y se extiende hasta el km. 1+194.00 coincidiendo con la estructura el portal de Entrada del Túnel Sur. 4 .1 .2 Ge om o rf ol og ía La Av. Javier Prado, se ubica aproximadamente con distancias entre 1 a 4 km del margen izquierdo del rio Rímac. Las características geológicas y geomorfológicas son propias de la que presenta la ciudad de Lima, que se ubica sobre los abanicos de deyección cuaternarios de los ríos Rímac y Chillón, enmarcados en rocas sedimentarias del Jurásico Superior al Cretáceo Inferior y rocas intrusivas del Batolito Andino.

Ilustración 19: Vista panorámica del acceso y salida de los Túneles Puruchuco Norte y Sur.



Acceso de Entrada y Salida(Monumental)

Ilustración 20: Vista del Acceso de entrada y salida de los Túneles Puruchuco Norte (km. 0+535 a km. 1+210.80 del eje 2), Túnel Puruchuco Sur (km. 0+530 a km. 1+194.00 del eje 3).

4 .1 .3 Ge ología Loc al El tramo del acceso de entrada y salida de los Túneles Puruchuco Norte (km. 0+535 a km. 1+210.80 del eje 2) y Sur (km. 0+530 a km. 1+194.00 del eje 3), comprendido en el presente estudio, se emplaza sobre las unidades geológicas definidas en el ítem de Geología Regional. Sin embargo, cuando se desarrolla la Geología Local, por su propia naturaleza (mayor detalle), en algunos casos, existen variaciones locales. Como es propio para un estudio de carreteras, el conocimiento geológico del terreno deberá transformarse en una información aplicada a los fines eminentemente de la ingeniería, con la diferenciación de los material de cobertura en razón de la caracterización físico mecánica de los materiales que serán cortados en la explanación. En el Cuadro Nº 1, se describe la Geología Local sobre la cual, puntualmente, se desarrolla el acceso de entrada y salida hasta los Portales.



Cuadro N° 1: Geología Local PROGRESIVA

PROGRESIVA

EJE 2 (Km.)

EJE 3 (Km.)

DESCRIPCIÓN

El estudio definitivo de los Túneles Puruchuco y Accesos de la Av. Javier Prado, tiene su punto de partida en el Km. 0+535 del eje 2 y km. 0+530 del eje 3. La geomorfología de este acceso de entrada para el Túnel Norte y salida del Túnel Sur, presenta una topografía plana a simi plana, conformadas por las terrazas antiguas del rio Rímac y conos de deyección de quebradas secas locales, franqueadas por las elevaciones del Cerro Puruchuco y Huaquerones. Las zonas planas a semi planas son aprovechadas como asentamiento de viviendas urbanizada, hacia ambos lados de la Av. Javier Prado. De acuerdo a las prospecciones geotécnicas directas realizadas mediante la calicata A-1 en la progresiva km. 1+050 del eje 2; cabe resaltar que el suelo investigado corresponde a depósitos aluviales que están conformados generalmente por los siguientes estratos que detallan a continuación: -

0.00 m – 0.40 m: Terreno de cultivo conformado por limo arenoso con presencia de material orgánico: raíces de plantas y arbustos.

0+535 –1+215

0+530 –1+200

-

0.40 m – 1.10 m: Limo arenoso de baja plasticidad, de consistencia firme; de condiciones en el sitio: de color marrón, húmeda.

-

1.10 m – 1.50 m: Grava limosa con arena, de cementación moderada. Fino, no plástico; de condiciones en el sitio: de color gris, húmedo.

A continuación en km. 1+130 eje 3, se a realizado otra prospección geotécnica directa mediante una calicata A-2 y se detallan los siguientes estratos identificados: -

0.00 m – 0.35 m: Terreno de cultivo conformado por arena limo arcillosa con presencia de material orgánico: raíces de plantas y arbustos.

-

0.35 m – 0.80 m: Arena limo arcillosa, Fino, de plasticidad baja, de consistencia firme; de condiciones en el sitio: de color marrón, húmeda.

-

0.80 m – 1.50 m: Grava pobremente gradada con limo y arena, grava de partículas subredondeadas, cementación moderada, Fino, no plástico; de condiciones en el sitio: de color gris, húmedo.

Para la remoción de estos materiales, se utilizará solo maquinaria; además cabe mencionar que lo taludes de corte son menores a 2.00 m,



PROGRESIVA

PROGRESIVA

EJE 2 (Km.)

EJE 3 (Km.)

DESCRIPCIÓN

por tanto no se realiza el análisis de estabilidad de taludes. 1+215 – 1+290

1+200 –1+279

Macizo rocoso de Cerro Puruchco, el cual se atraviesa mediante los Túneles Puruchuco (Norte y Sur).

4 .1 .4 Ge od in ám ic a E xt e rna Este acceso de entrada y salida, sobre las condiciones regionales y locales, para la franja por donde se emplaza el mencionado el trazo de los mencionados accesos no hay manifestación de geodinámica externa importantes que pueda afectar la estabilidad de los taludes de corte y relleno, por tanto el área de influencia directa no está propenso a ser afectados por los procesos de geodinámica externa, por encontrarse en una zona de topografía plana a semi plana y sin las presencia de aguas superficiales ni precipitaciones pluviales.

4 .2

La vía de Ac ce so de la Sa lida y Ent ra da (At e)

4 .2 .1 I nt rodu cc ión Este acceso de salida del eje 3 se inicia desde el portal de salida del Túnel Sur en la progresiva km. 1+272.67, se extiende hasta cruce del Jr. Moscú km. 1+522.64 de la Av. Javier Prado; mientras que el acceso de entra eje 2 se inicia en el portal de entrada de Túnel Norte km. 1+286.33, se extiende hasta el cruce del Jr. Moscú km. 1+541.60. No se evidencia procesos de geodinámica externa que pueda afectarlo este tramo de las vías proyectadas, esto debido a las características climáticas, topográficas y litoestratigráficas que conforman la superficie del terreno. La ubicación por donde se emplaza el tramo de los accesos y salida de la Av. Javier Prado hace que ésta sea muy estable, la zona de interés no está propensa a la ocurrencia de derrumbes, deslizamientos, inundaciones, huaycos, etc.; por encontrarse en una zona llana y sin presencia de aguas superficiales; por tanto no se evidencia procesos de geodinámica externa que pueda afectarlo, esto debido a las características climáticas, topográficas y litoestratigráficas que conforman la superficie del terreno. El presente informe corresponde al trabajo de campo y gabinete realizado entre los meses de mayo y junio del presente año, siguiendo los lineamientos de los términos de referencia (TdR) y las Normas Técnicas Peruanas.



4 .2 .2 Ge om o rf ol og ía Las características geológicas y geomorfológicas de este acceso son propias de la que presenta la ciudad de Lima, que se ubica sobre los abanicos de deyección cuaternarios del río Rímac, con una topografía semi plana a plana.

Acceso de Salida y Entrada (Ate)

Ilustración 21: Vista del Acceso de entrada y salida de los Túneles Puruchuco Norte (km. 1+286.33 a km. 1+541.60 del eje 2), Túnel Puruchuco Sur (km. 1+272.67 a km. 1+522.64 del eje 3).

4 .2 .3 Ge ol og ía Lo c al El tramo del acceso de entrada del Túnel Puruchuco Norte (km. 1+286.33 a km. 1+541.60 del eje 2); mientras que acceso de salida del Túnel Puruchuco Sur (km. 1+272.67 a km. 1+522.64 del eje 3), se emplaza sobre las unidades geológicas definidas en el ítem de Geología Regional. Sin embargo se desarrolla la Geología Local, por su propia naturaleza (mayor detalle). Como es propio para un estudio de carreteras, el conocimiento geológico del terreno deberá transformarse en una información aplicada a los fines eminentemente de la ingeniería, con la diferenciación de los material de cobertura en razón de la caracterización físico mecánica de los materiales que serán cortados en la explanación.



En el Cuadro Nº 2, se describe la Geología Local sobre la cual, puntualmente, se desarrolla el acceso salida y entra hasta el cruce del Jr. Moscú. Cuadro N° 2: Geología Local PROGRESIVA

PROGRESIVA

EJE 2 (Km.)

EJE 3 (Km.)

1+215– 1+290

1+200 – 1+279

DESCRIPCIÓN

Macizo rocoso de Cerro Puruchco, el cual se atraviesa mediante los Túneles Puruchuco (Norte y Sur). Se continúa mediante el acceso de salida, la geomorfología de esta vía esta presenta una topografía plana a simi plana, conformadas por las terrazas antiguas del rio Rímac y conos de deyección de quebradas secas locales, franqueadas por las elevaciones del Cerro Puruchuco y Huaquerones. Las zonas planas a semi planas son aprovechadas también en este sector como asentamiento de viviendas urbanizada. Las prospecciones geotécnicas directas mediante la calicata A-3 realizadas en la progresiva km. 1+350 del eje 2, estos depósitos aluviales están conformados generalmente por los siguientes estratos que detallan a continuación: -

0.00 m – 0.25 m: Material conformado por desmonte y basura, conformado

por

fragmentos

de

ladrillo

y

piedras

subredondeadas tamaño máximo 5". 1+290 - 1+541.60

1+279 - 1+522.64

-

0.25 m – 1.50 m: Grava limo arcillosa, Fino, de plasticidad baja, de cementación moderada; de condiciones en el sitio: de color gris, húmeda.

Continuando con las investigaciones directas en km. 1+450 eje 3, se a realizado una calicata A-4 y se detallan los siguientes estratos: -

0.00 m – 0.30 m: Terreno de cultivo conformado por arcilla inorgánica de baja plasticidad, con presencia de material orgánico: presencia de raíces de plantas y arbustos.

-

0.30 m – 0.90 m: Arcilla inorgánica de baja plasticidad, de consistencia blanda; de condiciones en el sitio: de color rojizo, húmeda.

-

0.90 m – 1.50 m: Arcilla Arenosa de baja plasticidad, de consistencia blanda; de condiciones en el sitio: de color marrón oscuro, húmeda.

Para la remoción de estos materiales, se utilizará solo maquinaria; además cabe mencionar que lo taludes de corte son menores a 2.00 m, por tanto no se realiza el análisis de estabilidad de taludes.



4 .2 .4 Ge od in ám ic a E xt e rna Este acceso oeste de interés no está propenso a la ocurrencia a ser afectados por los procesos de geodinámica externa, por encontrarse en una zona de topografía plana a semi plana y sin las presencia de aguas superficiales.

4 .3

Cla sific a c ión de M a te ria le s Se ha identificado y evaluado en el campo las laderas y clasificación de materiales de corte. Esta clasificación se efectuó en base a las características físicas de los suelos y/o rocas encontrados; así como también en sectores específicos se han efectuado trabajos de investigación geotécnica como calicatas a fin de obtenerse muestras representativas para ejecutarse en ellas ensayos de laboratorio para conocerse los parámetros geotécnicos como son la cohesión, ángulo de fricción interna, clasificación, etc. Durante la evaluación de campo se ha efectuado la clasificación y recomendación de taludes de corte. Asimismo también se ha clasificado en forma conjunta el tipo de excavación de los materiales de corte principalmente en los Túneles. Para determinar el volumen de material a remover durante las excavaciones, de acuerdo al diseño de la carretera y los taludes de corte que tengan que considerarse de acuerdo al tipo de litología que se tiene a lo largo del trazo de las vías de accesos, son clasificados de acuerdo a sus características geomecánicas y correlacionarlos con el grado de movimiento o arranque del material in situ, ya sea esta con el uso de explosivos o de maquinaria convencional; cabe resaltar que el arranque de la roca del cerro Puruchuco por encontrarnos en una zona arqueológica, como también densamente poblado, se realizara mediante el usos de cemento expansivo. Los materiales para efectos de explanación han sido clasificados como: 

Excavación en roca fija: Comprende la excavación de masas de rocas mediana o fuertemente litificadas que, debido a su cementación y consolidación, requieren el empleo sistemático de explosivos (se usara cemento expansivo). Comprende, también, la excavación de bloques con volumen individual mayor de un metro cúbico (1m3), procedente de macizos alterados o de masas transportadas o acumuladas por acción natural, que para su fragmentación requieran el uso de explosivos.



Excavación en roca suelta: Comprende la excavación de masas rocosas cuyo grado de fracturamiento, cementación y consolidación permiten el uso de explosivos (se usara cemento expansivo) y maquinaria. Comprende también la



excavación de bloques de rocas con volumen individual menor de un metro cúbico (1m3), procedentes de macizos fracturados. 

Excavación de material suelto: Comprende la excavación de materiales no contemplados en las sub secciones anteriores (excavaciones en roca fija y roca suelta), cuya remoción y/o extracción sólo requiere el empleo de herramientas manuales y maquinaria.

Ver el siguiente Cuadro N° 3: Clasificación de Materiales de Corte y Taludes de Corte Recomendados. Cuadro N° 3: Clasificación de Materiales Corte Para Movimiento de Tierras TALUD PROGRESIVAS

PROGRESIVAS

Km. (Eje 2)

Km. (Eje 3)

MS RS RF CORTE %

%

%

OBSERVACIONES

(V:H) Planicie levemente ondulada, se atraviesa este

0+535 –1+215

0+530 –1+200

100

-

-

2:1

sector mediante cortes mínimos < 2.00 m. Hay viviendas en ambos lados de Av. Javier Prado. Entre estas progresivas, los ejes proyectados atraviesan macizo rocoso del cerro Puruchuco,

1+215 - 1+231.10

1+200 – 1+213.60

-

50

50

8:1

mediante corte cerrado con taludes < 10.00 m de alto, para la construcción de los túneles falso Norte y Sur, el cual estructuralmente será de concreto armado. A partir de estas progresivas se atraviesan macizo

1+231.10 - 1+270.45 1+213.60 – 1+256.18

-

-

100

Túnel

rocoso del cerro Puruchuco, mediante los Túneles Puruchuco Norte y Sur. Los ejes proyectados continúan atravesando macizo rocoso del cerro Puruchuco, mediante cortes cerrado

1+270.45 – 1+290

1+256.18 – 1+279

-

50

50

8:1

con taludes < 10.00 m de alto, para la construcción de los túneles falsos Norte y Sur, el cual también estructuralmente será de concreto armado. Se continua sobre planicie levemente ondulada,

1+290 – 1 +541.60

1+279 – 1+522.64

100

-

-

2.1

atravesando este sector mediante cortes mínimos < 2.00 m.



V. ESTUDIO GEOLOGICO GEOTECNICO DEL TRAZADO DE LOS TUNELES 5 .1

Ge ne ra lida de s

5 .1 .1 I nt rodu cc ión En este capitulo se describe la geología de los Túneles Puruchuco (Norte y Sur), incluyendo la estratigrafía, la geología estructural, las condiciones hidrogeológicas, y finalmente, las condiciones geológicas anticipadas durante la excavación. El modelo geológico que aquí se presenta corresponde a una interpretación basada en datos de superficie del macizo rocoso del cerro Puruchuco, como también de los datos obtenidos de perforaciones diamantinas realizadas en el área de influencia directa a las estructuras proyectadas y complementando con el estudio geofísico mediante el método Georadar (GPR). El área donde se encuentran proyectados los túneles se encuentran afloramientos de rocas intrusivas de edad Cretácica, compuestos por Tonalita y principalmente de Diorita (Ks-tdi-sr), este macizo rocoso superficialmente en ciertos sectores esta cubierto por depósitos del cuaternario en superficie de tipo coluvial en matriz areno limoso. El área de influencia directa donde se excavaran los túneles, presentan rasgos geomorfológicos controlados principalmente por las estructuras resultantes de los procesos tectónicos ocurridos, como también de la litología, sumados a ellos el clima como factor importante en los procesos de meteorización, los cuales se han contribuido en configurar el relieve existente del Cerro Puruchuco. Los Túneles Puruchuco que atraviesan el cerro Puruchuco, se divide (Norte y Sur), la longitud del portal de salida del Túnel Norte (10.20 m), mientras que la transición de túnel tiene una longitud de 5.80 m que se inicia en km. 1+194.00 hasta km. 1+210.80), dichas estructura proyectadas son de concreto armado, estará cimentado directamente sobre afloramiento de roca intrusiva tipo tonalita/diorita (Ks – tdi – sr); mientras que el Túnel falso (km. 1+1+226.80 – km. 1+231.10), con 4.30 m de longitud por 8.00 m de alto, dicha estructura será de concreto armado. El Túnel Norte propiamente dicho que atraviesa el macizo rocoso del cerro Puruchuco, donde se proyecta sostenimiento con mallas, pernos, shotcrete y cimbras entre km. 1+231.10 – km. 1+270.45; a continuación se proyecta el Túnel falso de concreto armado entre (km. 1+270.45 – km. 1+276.34) de 5.90 m de largo por 8.00 m de alto, el cual estará cimentado sobre afloramiento de roca tonalita/diorita; finalmente se ubica la transición de túnel (km. 1+276.34 – km. 1+281.50,



con 5.17 m de longitud y portal de entrada (km. 1+281.50 – km. 1+286.33) de 4.82 m de longitud, cuyas estructuras descritas se apoyarán principalmente en roca tonalita/diorita. El Túnel Sur esta conformado por un tramo de portal de entrada (km. 1+194.00 – km. 1+204.20) con 10.20 m longitud, continuando con la transición de (km. 1+204.20 – 1+210.00) de 5.80 m de longitud; el portal de entrada se estima que los 4.00 m de longitud serán cimentados sobre depósitos aluviales/coluviales, cabe resaltar que dichos materiales son de buena calidad como terreno de fundación, mientras que el resto de la estructura de concreto armado será cimentado directamente sobre roca tonalita/diorita; incluyendo al falso Túnel entre (km. 1+210.00 – km. 1+213.60) siendo dicha estructura también de concreto armado de 3.60 m longitud por 8.00 m de alto. El Túnel Sur propiamente dicho que atraviesa el macizo rocoso del cerro Puruchuco (km. 1+213.60 – km. 1+256.18), se proyecta el sostenimiento con mallas, pernos, shotcrete y cimbras; a continuación se proyecta un falso Túnel de 6.50 m de longitud por 8.00 m de altura (km. 1+256.18 – km. 1+262.67), el cual también será de concreto armado, dicha estructura será cimentado directamente sobre roca diorita; finalmente la transición de túnel de 5.16 m de longitud (km. 1+262.67 – km. 1+267.84), como el portal de salida con una longitud de 3.25 (km. 1+262.67 – km. 1+272.67) dichas estructura se apoyara sobre roca diorita. El mecanismo de inestabilidad del tramo en roca competente, esta determinada por las familias de fallas paralelas a los lineamientos de los ejes de los túneles zonas de mayor debilidad, 3 familia del sistema de discontinuidades por la intersección de dichas estructuras con la periferia del túnel, las cuales pueden formar cuñas inestables.

5.2

Investigación Geológica Geotécnica en Superficie

5 . 2 .1 C a ra c t e r iz a c ió n G e ot é c n ic a de l os P or t a l d e l T ú ne l N o rt e (S a li da ) y S ur (Entrada). En este capítulo se hace una descripción de los principales aspectos geotécnicos de los sectores en los portales de entrada y salida de los túneles Puruchuco, ladera derecha e izquierda. 

Prospección Geotécnica indirecta Georadar (GPR): El objetivo de esta investigación fue para establecer el contacto suelo roca y probables restos arqueológicos; realizados dichas investigaciones e interpretados las secciones no se ha ubicado ningún indicio de restos arqueológicos; se aprovecharon las secciones del GPR e Interpretaciones para estimar los horizontes del macizo rocoso del flaco izquierdo del cerro Puruchuco, donde se encuentra ubicado el portal de salida, transición y falsos Túnel Norte, como también el portal de entrada, transición y falso Túnel Sur; mientras que en la ladera derecha están



ubicados el portal de salida, transición y falso Túnel Sur, como también el portal de entrada del Túnel Norte. 

Portal de Salida, Transición y Falso Túnel Norte, Estructuras de Concreto Armado (Km. 1+210.80 – km. 1+231.10): El portal de salida y Transición tiene una longitud de 16.00 m, estructuralmente es de concreto armado por limitado entre Km. 1+210.80 – km. 1+231.10; continuando por un túnel falso de 4.30 m longitud y 8.00 de altura, dichas estructuras serán de concreto armado entre Km. (1+226.80 – km. 1+231.10) con una longitud total de 20.33 m, empotrándose en el macizo rocoso. El portal de salida, transición de túnel como el falso túnel, estará cimentado directamente sobre afloramiento de roca intrusiva tipo tonalita/diorita (Ks – tdi – sr); mientras que el resto del túnel mencionado atraviesa afloramiento de roca del cerro Puruchuco de Este – Oeste, desde la calle Helsinki hacia la calle Londres. De acuerdo con la geología evaluada de este flanco en base a la exploración directa e indirecta interpretado, se concluye que el portal de salida, transición de túnel, incluyendo al falso túnel proyectado. Estructuras de concreto armado atraviesa depósitos aluviales/coluviales (Qp-al/co) de cobertura, en profundidad existe de roca intrusiva tipo tonalita/diorita (Ks – tdi – sr), como lo inferido en base en la exploración geotécnica indirecta realizada mediante el método de Georadar (GPR), mientras que a partir del km. 1+215 hasta km. 1+231.10 existe afloramiento de roca fracturada.

Ilustración 22: Vista panorama del macizo rocoso del cerro Puruchuco, donde se proyecta la construcción del Portal de Salida, Transición y Falso de Túnel, estructuras que corresponden al Túnel Norte.





Portal de Entrada, Transición y Falso Túnel Sur, Estructuras de Concreto Armado (Km. 1+194.00 – km. 1+213.60): Estas estructuras de concreto armado el portal de entrada, transición de túnel y falso túnel, está limitado estructuralmente entre km. 1+194.00 hasta km. 1+213.60, los primeros 4.00 m del portal de entrada estará cimentado sobre depósitos coluviales/aluviales siendo terreno de buena calidad como terreno de fundación, a continuación las estructuras restantes mencionadas, la cimentación de los apoyos será directamente sobre roca tipo diorita hasta km. 1+213.60; mientras que el Túnel propiamente dicho atraviesa afloramiento de roca del cerro Puruchuco de Oeste a Este entre km. 1+213.60 – km. 1+256.18, donde se proyecta sostenimiento mediante mallas, pernos, shotcrete y cimbras, desde la calle Helsinki hacia la calle Londres. Conforme a la geología evaluada de este flanco, este portal incluido parte del falso túnel proyectado atraviesa depósitos aluviales/coluviales (Qp-al/co) hasta km. 1+198, a profundidad se presume la existencia de roca por la continuidad del macizo rocoso existente, como lo inferido en base en la exploración geotécnica indirecta realizada, mediante el método de Georadar (GPR), mientras que a partir del km. 1+198 hasta km. 1+213.60 existe afloramiento de roca fracturada del tipo tonalita/diorita (Ks – tdi – sr).

Ilustración 23: Vista panorama del macizo rocoso donde se proyecta la construcción del Portal de Entrada, Transición y Túnel Falso del Túnel Puruchuco Sur. 

Durante esta fase de Ingeniería de Detalle, en base al GPR (Secciones de Georadar e Interpretación) se ha realizado perfiles transversales y paralelo a los alineamientos de los túneles, aproximadamente en las progresivas Km 1+220 y km. 1+240 del túnel proyectado, para evaluar el material emplazado en el área



delimitada por el flanco izquierdo del eje del túnel y el macizo rocoso fracturado de diorita. 

La litología sobre el cual se asentara estas estructuras como los portales de salida y entra incluyendo parte de los túneles falsos, tiene fundamentalmente la presencia de dos materiales, primero el depósito aluvial/coluvial (Qp-al/co) constituido por estratos y lentes dispuestos sin orden definido, primero estrato típico suelo de cultivo formado por arcilla plástica, color marrón, con escasa presencia de gravas medianas, húmedo, consistencia media a blanda; estrato conformado por gravas pobremente gradada de características subredondeadas, color beige, estado húmedo, compacidad media a alta, en su estructura presenta escasas bolonerías hasta 10” de diámetro; finalmente se ubica estrato de grava compacta.



El macizo rocoso intrusivo (Ks-tdi-sr), constituido de tonalita y principalmente por diorita determina como segundo componente litológico sobre el cual se cimentara los portales, transición de túnel y el falso túnel. Generalizándolo como macizo competente y con características geomecánicas de fracturado a muy fracturado, resistente a muy resistente en una matriz, con discontinuidades y con alteración moderada; tiene como su principal característica la posición vertical a sub-vertical de sus planos de fractura, que están regidas estructuralmente por una familia de fallas paralelas a los ejes de los túneles proyectados.

5.2.2 Caracterización Geotécnica de los Portal del Túnel Norte (Entrada) y Sur (Salida). 

Portal de Entrada, transición de Túnel y Falso Túnel Norte, Estructuras de Concreto Armado (Km. 1+270.45 – km. 1+286.33): El portal de entrada tiene una longitud de 4.82 m, y la transición de túnel con una longitud de 5.17 m, en conjunto estructuralmente están limitados entre Km. 1+276.34 hasta km. 1+286.33, los cuales estará cimentado directamente sobre roca diorita; mientras que el falso túnel de concreto armado estructuralmente está limitado entre Km. 1+270.45 – km. 1+276.34, cimentado en roca tipo diorita; el resto del túnel entre km. 1+231.10 - km. 1+270.45 atraviesa afloramiento el macizo rocoso del cerro Puruchuco con sostenimiento mediante cimbras y shotcrete de Oeste – Este, desde la calle Helsinski hacia la calle Londres. Concordante a la geología evaluada de este flanco derecho, este portal y demás estructuras proyectadas atraviesan el macizo rocoso del mencionado cerro, como lo inferido en base en la



exploración geotécnica indirecta realizada, mediante el método de Georadar (GPR) y prospección geotécnica directa realizado mediante sondaje diamantino. 

Portal de Salida, transición de túnel y Falso Túnel Sur, Estructuras de Concreto Armado (Km. 1+256.18 – km. 1+272.67): Este portal de salida tiene 4.84 m de longitud y la transición de túnel 5.16 m de longitud, estructuralmente en conjunto están delimitado entre km. 1+262.67 – km. 1+272.67; cabe resaltar los apoyos de dichas estructuras se apoyan directamente sobre rocas diorita; mientras que el falso túnel de concreto armado estructuralmente esta limitado entre km. 1+256.18 hasta km. 1+262.67, los apoyos de estas estructuras se cimentaran directamente sobre rocas tipo diorita; finalmente el resto del túnel propiamente dicho atraviesa el afloramiento de roca del cerro Puruchuco de Oeste – Este, donde se proyecta sostenimiento mediante mallas, pernos, shotcrete y cimbras; desde la calle Londres hacia la calle Helsinski. Conforme a la geología evaluada de este flanco, este portal incluido la transición del túnel, como también el falso túnel proyectado atraviesa el mencionado cerro, por tanto los apoyos de las

mencionadas

estructuras

estarán

cimentados

directamente

sobre

afloramientos de roca que superficialmente están cubiertos por material suelto, como lo inferido en base en la exploración geotécnica indirecta realizada, mediante el método de Georadar (GPR). 

En esta etapa de estudio, se ha realizado prospección geotécnica indirecta mediante en método de georadar (GPR) e interpretación, se ha realizado perfiles transversales y paralelo a los alineamientos de los túneles, aproximadamente en las progresivas Km 1+260 y km. 1+280 del eje de túnel proyectado, para evaluar el material emplazado en el área delimitada por el flanco derecho del eje del túnel y el macizo rocoso fracturado de diorita.



La litología sobre el cual se asentara estos portales de salida y entra, incluyendo los túneles falsos, tiene fundamentalmente la presencia de afloramiento de rocas intrusivas

tipo

dioritas,

cubiertos

superficialmente

por

depósitos

aluviales/coluviales producto de la meteorización de las rocas pre existentes. 

El macizo rocoso intrusivo (Ks-tdi-sr), constituido de tonalita y principalmente por diorita, determina como segundo componente litológico donde se apoyan las estructuras proyectadas. Generalizándolo como macizo competente y con características geomecánicas de fracturado a muy fracturado, resistente a muy resistente y con alteración moderada; tiene como su principal característica la posición vertical a sub-vertical de sus planos de fractura, que están regidas por familia de fallas cubierto por material suelto, paralelas a los ejes de los túneles



proyectados, por las características mencionadas líneas arriba se requiere sostenimiento mediante cimbras y shotcrete. 5.2.3 Levantamiento Geológico Geotécnico (Discontinuidades) Dentro del control estructural se realizo el registro de discontinuidades en lo posible, en el alineamiento de cada túnel y en los afloramientos representativos del macizo rocoso dentro del área de influencia directa al proyecto. En los anexos de DIPS y plano de geología estructural, se presenta el registro de las discontinuidades para los Túneles Puruchuco Norte y Sur, incluyendo en ambos casos las propiedades estructurales de las mismas. De las mismas se puede deducir que el mecanismo de las discontinuidades y fallas que controlara la excavación como el eventual soporte de los túneles mencionados, estará controlado principalmente por el grado de fracturamiento y vacíos que exhiba la roca en profundidad y la formación de cuñas asociadas a este fenómeno. En el caso del Túnel Puruchuco Norte, se pudo evidenciar que existe una familia principal de discontinuidades con orientación Noroeste y rumbo promedio N95° y buzamiento de 88°NE. Una segunda familia con orientación hacia el Noroeste con rumbo promedio de N275° y buzamiento promedio de 22° grados hacia el sur este, y finalmente, una tercera familia con rumbo promedio de N144° pero buzando aproximadamente 28°, también hacia el este oeste. Mientras que para el caso del Túnel Puruchuco Sur, se pudo evidenciar que existe una familia principal de discontinuidades con orientación Noroeste y rumbo promedio N187° y buzamiento de 34° grados. Una segunda familia con orientación hacia el Noroeste con rumbo promedio de N114° y buzamiento promedio de 39° grados hacia el nor este, y finalmente, una tercera familia con rumbo promedio de N355° buzando aproximadamente 15°, hacia el sur oeste. La orientación de las principales estructuras esta definida por discontinuidades en roca intrusiva tipo diorita con rumbo de N50°E y buzamiento promedio de 80° grados hacia el NW. Se ha cartografiado un sistema de fallas paralelas al eje de los túneles localizadas que mantienen un rumbo promedio de N85° y buzamiento promedio de 70 – 90 grados hacia el NE. 5 . 2 .4 C la s if ic a c i ón R M R de Z . B i e na w s k i ( 1 9 8 9 ). Para obtener las características del macizo rocoso a nivel del túnel se realizó la clasificación Bienawski (1989), tanto superficialmente sobre el eje de los túneles y se complemento con los sondajes diamantinos. Para ejecutar estas clasificaciones se usaron los resultados de ensayos de laboratorios realizados en muestras de los testigos



de los sondajes diamantinos y bloques superficiales que contenían las discontinuidades principales, las muestras se obtuvieron en tramos de influencia directa a los túneles en la recuperación de testigos de los sondajes diamantinos realizados. 5 . 2 .5 C la s if ic a c i ón d e B a rt o n Para obtener las características del macizo rocoso de influencia directa a los túneles se realizó la clasificación de Barton (Q), en superficie y al interior en los testigos de los sondajes diamantinos. Para ejecutar estas clasificaciones se usaron los resultados de ensayos de laboratorios realizados de los tramos de influencia directa que atravesó, el sondaje diamantino. 5 .2 .6 Sist em a N AT M Tomando los resultados de las investigaciones geológicas y geotécnicas realizadas, se ha determinado que es conveniente adoptar el método NATM “Nuevo Método Austriaco de Construcción de Túneles” parar ejecutar en los Túneles Puruchuco Norte y Sur. 

Descripción del método de NATM La filosofía del método NATM “Nuevo Método Austriaco de Construcción de Túneles” es permitir el alivio controlado del macizo, es decir, admitir deformaciones en pequeñas proporciones, buscando y aprovechando las condiciones de auto soporte del macizo mediante la formación de un anillo alrededor del hueco del túnel excavado y debidamente controlado mediante mediciones geotécnicas sistemáticas en las secciones de instrumentación. Por lo tanto el diseño del sostenimiento se lo ejecuta tomando en cuenta el comportamiento real del macizo. Es decir se considera el macizo rocoso alrededor de la excavación como una parte del soporte y consecuentemente es una solución más económica. Este principio es diferente de los métodos antiguos (clásicos) que suponen al macizo en desprendimiento y actuando directamente sobre los sistemas de revestimiento del túnel lo que conlleva pesadas medidas de seguridad. La obra será ejecutada mediante el método NATM de manera que las medidas de soporte y las excavaciones deben reajustarse de acuerdo a las condiciones del macizo rocoso que se presenten en el momento de la excavación. La ilustración N° 24 nos muestra la aplicación del método NATM utilizando un sostenimiento con hormigón lanzado y malla de acero en las figuras de la parte superior, mientras que en las ilustraciones N° 25 tenemos un sostenimiento



generado por la aplicación del hormigón lanzado conjuntamente con fibra metálica. 

Etapas constructivas La aplicación del método contempla la ejecución del sostenimiento del túnel en etapas sucesivas. El método NATM permite asegurar la excavación del túnel natural por medio de la colocación de entibación temporal (recubrimiento exterior) con hormigón lanzado para asegurar la estabilidad inmediata e instalación del revestimiento final con hormigón in-situ (recubrimiento interior).

Ilustración 24: Excavación mediante método NATM

Ilustración 25: Perforación, Voladura (con cemento expansivo por fases), Sostenimiento Primario, Limpieza y Sostenimiento Secundario mediante el método NATM.



5 . 2 .7 C a ra c t e r ís t ic a s g e ol óg ic a s – g e ot é c n ic a s d e l m a c iz o ro c os o De acuerdo a los datos geológicos recabados a lo largo de todo el estudio, se concluye que el macizo rocoso al nivel donde estará ubicado el túnel, contiene una formación de roca intrusiva diorita fracturada con las juntas cerradas y otras cerradas. Por lo tanto el agua que se filtra producto de las precipitaciones pluviales por el macizo será mínima, pues la escorrentía se producirá principalmente de manera muy superficial. Debido a esto se considera que el macizo rocoso se mantendrá en condiciones seca por que la oca infiltración es mínima. Estas condiciones son favorables para el sostenimiento del túnel lo que nos permite ejecutar la construcción en etapas (detallado en acápite de proceso constructivo) 5 .2 .8 M e t od ol og ía d e e x c a v a c ió n En este proyecto los túneles serán excavados sin empleo de explosivos, dentro de la metodología constructiva NATM, por tres secciones parciales en la bóveda y tres secciones en el banco del túnel. El proceso de excavación para los 2 túneles en la bóveda se desarrollará por 8 frentes simultáneos de avance y en el banco inferior de los túneles por 4 frentes simultáneos de avance. El avance máximo por frente de excavación no será mayor a 1.5 metros, para darle continuidad al avance de la sección ésta tendrá que estar reforzada con concreto lanzado y pernos de roca.

5 .2 .9 Pe rf or ac ión La perforación es factible desarrollarla con perforadoras livianas (Jackleg) y no tendrán una longitud máxima a 6 pies. La malla de perforación ha sido diseñada para extraer



bloques masivos y sólidos de tamaño máximo de 50 x 50 cm

para permitir una

extracción manejable de bloques rocosos. Para la perfiladura de la sección de excavación la distancia entre taladros periféricos no será mayor a 50 cm. 5.2.10 Demolición La demolición del frente rocoso se efectuará en 2 etapas: 

Primera Etapa se efectuará de forma masiva con el empleo de cemento expansivo cuyo poder de rotura demora alrededor de 12 horas. El proceso de llenado de cemento expansivo en los taladros de perforación se efectuará con el empleo de una bomba manual similar a una bomba de inyección de cemento.



Segunda Etapa la perfiladura de la sección de excavación será ejecutada empleando quebrantadores hidráulicos de roca (tipo Darda). Para conseguir un óptimo resultado en la perfiladura de la sección de excavación será necesario el empleo de un mínimo de 5 quebrantadores de operación simultánea. Los cuáles serán accionados por una bomba de presión hidráulica con una fuerza efectiva de rotura de 1900 KN en cada quebrantador, lo cual generará una fuerza de rotura combinada superior a 9800 KN.

5.2.11 Extracción de escombros La remoción de los escombros se efectuará con el empleo de una pala frontal hidráulica con potencia de 300 a 400 HP provista con martillo de demolición. El carguío se efectuará con cargadores frontales con capacidad de cuchara de 3.00 m3, y potencia de 200 HP. El transporte de los escombros se ejecutarán con volquetes con tolva de 15 ton. 5.2.12 Sostenimiento El sostenimiento se efectuará con el empleo de concreto lanzado reforzado con fibras de acero con 10 cm de espesor mínimo, pernos de roca de 4.5 m de longitud, distribuidos de acuerdo con los planos de obra. También no se descarta el empleo de mallas metálicas, lo que será determinado por la Supervisión en obra. 

Concreto lanzado será proyectado con el empleo de una bomba eléctrica con capacidad para mediante el proceso de mezcla húmeda, aplicando en 2 capas de 5 cm sobre la sección perfilada, una primera capa preventiva de 5 cm de espesor reforzado con fibra de acero y/o eventualmente con mallas electro soldadas, esta primera capa tiene que ser colocada inmediatamente después de haber concluido la perfiladura de la sección de avance. La segunda capa se



aplicará antes de la perforación para la instalación de los pernos de anclaje. La resistencia a la compresión del concreto lanzado será de 280 kg/cm2 a los 28 días. 

Pernos de anclaje serán instalados después de aplicar la segunda capa de concreto lanzando y haber efectuado las perforaciones de acuerdo a la disposición descrita en los planos de diseño. Las barras para los pernos serán de tipo helicoidal embebidas en mortero de cemento a lo largo de la longitud del taladro (perno pasivo).



Cimbras tipo celosía Los arcos de cimbra están diseñados de acuerdo a la sección del túnel serán instalados en 2 fases: la primera concluida la excavación y sostenimiento de la bóveda y segundo concluida la excavación del banqueo del piso.

5.2.13 Revestimiento Para conformar el revestimiento se instalarán cimbras metálicas tipo celosía espaciada a cada metro, lo que se complementara con una cobertura interior en base a planchas metálicas tipo Bernold las que servirán también como encofrado perdido además de incrementar la cuantía de acero de refuerzo en el revestimiento. Posteriormente se efectuara un relleno con concreto autocompactante e inyecciones de contacto en la bóveda. 

Cimbras tipo celosía estarán conformado por 5 arcos parciales 2 en la bóveda de 7.85m mas un arco central de 5.62m y dos pies derechos de 3.0 m. La longitud total del arco tendrá 27.32 m en su arco externo. Estará compuesto por 4 varillas de acero ASTM A615 GRADO 60.



Plancha Bernold son chapas troqueladas, onduladas y curvadas con el radio correspondiente al diseño del túnel. El espesor de la plancha es 2mm que realizan la función de encofrado perdido durante el vaceado del concreto. El montaje de estas planchas se efectúa sobre las cimbras metálicas y se traslapan unas con otras entrelazándose con pernos en un caso. Las chapas tienen nervaduras cada 12 cm que son equivalente a una armadura de acero en el concreto armado. Con el sistema Bernold se consigue una mayor seguridad con menores rendimientos.



Concreto fluido. Este concreto consiste en la mezcla del cemento tipo I que cumpla la norma NTP334.009, Norma AASHTO M85 o la Norma ASTM-C150, aditivos fluidificantes. Su colocación requiere del uso de bomba de concreto, no



es necesario vibración ni curado y su objetivo es el rellenar el espacio vacío entre la plancha Bernold y la capa de shotcrete colocada tal como se está indicando en los planos de construcción. 

Resina de Poliuretano Rock Web. Este complemento del revestimiento con resina Rock web brinda una elasticidad intrínseca superior al shotcrete, lo cual es muy importante en el proceso de deformación del túnel. La necesidad de uso de este tipo de resina radica en la protección del concreto de revestimiento ante eventos extremos de temperatura provocado por incendios dentro del túnel. Además se consigue un acabado final con el color que se adapte al tráfico peatonal y vehicular dentro del túnel.

5.2.14 Instrumentación Como lo reconoce la práctica moderna de túneles, y como elemento fundamental de este diseño, la instrumentación geotécnica es parte integral de los sistemas de soporte, pues las mediciones realizadas durante y después de la excavación de una obra subterránea, permiten el adecuado control de su comportamiento. La correcta ejecución e interpretación de la información obtenida permite determinar la efectividad del soporte instalado y, de ser necesario, las medidas a adoptar para estabilizar la excavación de una manera económica. La importancia de la instrumentación durante excavación radica en el hecho de que esta permite observar el comportamiento del soporte o el revestimiento mediante mediciones sistemáticas en el tiempo. Con base en la adecuada interpretación de la información obtenida se podrán caracterizar las mediciones para los diversos tipos de roca, grado de fractura miento, estratigrafía, cobertura, y otras condiciones. Los resultados obtenidos podrán ser utilizados no solo para las condiciones particulares, sino como experiencia cuando se excave otro tramo bajo condiciones similares. Para la instrumentación geotécnica de la obra subterránea, se ha previsto un sistema de medidas de convergencia de paredes y un sistema para medir los movimientos de la masa de roca. Para las paredes se deberán emplear argollas y extensómetros de cinta. Las lecturas se realizaran a lo largo de dos líneas horizontales, de pared a pared. Para los movimientos en la masa de roca se instalaran extensómetros de una posición anclados a diferentes profundidades. Se instalaran en ocasiones dos extensómetros de una posición por punto de medida. Las deformaciones en clave y solera deberán determinarse a partir de nivelaciones topográficas en puntos cuya localización deberá coincidir con la localización de las estaciones de instrumentación con extensómetro de cinta.



Teniendo en cuenta que en los túneles se pueden presentar cuñas o bloques de roca potencialmente inestables, se recomienda que como parte del programa de instrumentación se realice el registro continuo de las discontinuidades a medida que avanza

la

excavación.

Con

base

en

esta

información

deberán

realizarse

permanentemente los análisis de cunas, para poder prever con anticipación suficiente las características especificas del soporte que pueda requerirse para su estabilización.

5 .3

C ar a ct e riza c ió n Ge ot é c nic a d el T r aza do d e lo s T ún el e s Puruchuco.

5 .3 .1 I nt rodu cc ión Para evaluar analíticamente el comportamiento de los Túneles Puruchuco (Norte y Sur), incluyendo el estimativo de presiones a que se podrían ver sometidos los diferentes elementos de soporte, el revestimiento y la magnitud de las deformaciones que se pueden esperar, es necesario conocer las propiedades geo mecánicas y fisicoquímicas de los materiales a excavar y estimar las del macizo rocoso donde se emplazara cada túnel. Entre estas se destacan la resistencia del macizo rocoso, la cohesión, el ángulo de fricción, el modulo de deformación y el potencial de expansión. El mecanismo de inestabilidad del tramo en roca competente se asume está dominado por la intersección de estructuras con la periferia del túnel, las cuales pueden formar cuñas inestables, así mismo la existencia de zonas de debilidad como la familia de fallas persistente paralelas a lo ejes de los túneles. El procedimiento para determinar los parámetros de diseño aplicables al macizo rocoso se basa en las propiedades de la roca intacta. A partir de estos valores, empleando correlaciones entre las propiedades de la roca intacta y las condiciones del macizo rocoso, particularmente el grado de fracturamiento, y el estado de las discontinuidades, se establecen las propiedades de diseño para el macizo; a continuación se presentan los análisis desarrollados para determinar los parámetros aplicables para las rocas intrusivas del tipo Tonalitas y principalmente Dioritas. 5 . 3 .2 P ro sp e c c ió n G e of ís ic a El levantamiento geofísico consistió en la realización de 10 perfiles longitudinales y transversales, ubicados estratégicamente dentro de la influencia directa de lo túneles, con la finalidad de identificar y delimitar la probable presencia de macizo rocoso y estimar el nivel de fracturación a través del viaje de las ondas electromagnéticas (GPR). La interpretación realizada de los perfiles longitudinales se desprende lo siguientes:





Estrato superficial: Contacto entre macizo muy alterado y macizo alterado con potencias entre 0,5 a 2 metros.



Estrato intermedio: Contacto entre macizo alterado y macizo poco alterado con potencias de 4, 5 a 7 metros en los diversos perfiles.

5.3.3 Perforaciones con recuperación de testigos Como parte del programa de la exploración del macizo rocoso del cerro Puruchuco, en el área de influencia directa de los túneles realizaron un total de 152.60 m. Para estudiar las diferentes características geomecánicas de las rocas, en el área del proyecto se realizaron perforaciones de exploración para el emplazamiento de las diferentes estructuras que conforman las obras subterráneas. Estas perforaciones fueron utilizadas para la clasificación geomecánica del macizo rocoso de las obras subterráneas del proyecto. La distribución de estas perforaciones se muestra en el Cuadro N° 4, a continuación se muestra un listado de estas perforaciones con su localización y profundidad. Los registros de perforación y las fotografías de las cajas porta núcleos se presentan también en los Anexo. Con la finalidad de determinar el comportamiento geomecánico de las rocas presentes en el contorno de la bóveda de los túneles, se realizaron ensayos de laboratorio sobre las muestras recuperadas de las perforaciones realizadas en los sectores comprendidos dentro de la influencia directa de los túneles; SDPU – 01 entre 30.96 m – 31.52 m y 32.10 m – 32.74 m, SDPU – 02 entre 62.70 m a 62.97 m para el Túnel Puruchuco Norte, mientras que para el Túnel Puruchuco Sur en el SDPU – 01 entre 52.08 m – 53.63; también se realizo ensayos para caracterizar el pilar entre 40.40 m – 40.74 m del SDPU – 02. Al interior del macizo rocoso se espera que los cambios en la calidad de la roca sean menores. A través de dos perforaciones no es posible detectar cambios puntuales en el macizo rocoso, ya que en esta etapa del proyecto solo se cuenta con la información provista por las perforaciones. Habrá que esperar a la etapa constructiva para conocer con exactitud las condiciones de la roca al interior del macizo rocoso. En caso de ser necesario, al encontrar una roca de mala calidad, se puede considerar la excavación de túneles pilotos. Las perforaciones programadas para la fase de diseño definitivo han sido ya ejecutadas en coordinación con los especialistas de Provías Nacional.



Cuadro N° 4: Ubicación de los Sondajes Diamantinos Sondeo Nº

UBICACIÓN Ubicado el inicio hacia el lado derecho del portal de entrada del túnel norte, en coordenadas UTM 02895883/8667862, en la cota de terreno 313.04 msnm, progresiva aproximada km. 1+280, con una dirección

SDPU-01

de N 220° e inclinación + 2.5°, finalizando en UTM 0289546/8667804 317.04, ejecutándose una longitud de 67.00 m, que atraviesa completamente el cerro Puruchuco de Este – Oeste, en forma diagonal a los ejes de ambos túneles. El inicio se ubico hacia el lado izquierdo del portal salida del túnel sur, en la coordenadas UTM 0289602/8667818, en la progresiva 1+265, en la cota del terreno natural de 311 msnm, con una dirección Este –

SDPU-02

Oeste N 283° e inclinación – 2.5°, realizando una longitud de 85.00 m, que atraviesa el cerro Puruchuco en forma diagonal a los eje de los dos túneles.

Los resultados de las perforaciones y ensayos sobre la muestras de testigos obtenidos final se encuentran en los Anexos. 5 . 3 .4 C on t e x t o G e om o rf ol óg ic o El trazado del Túnel Norte atraviesa un relieve con elevaciones que varían desde 305 a 326 en la campana y 307 msnm portal de entrada, y está conformado básicamente por un macizo intrusivo de tonalita y diorita principalmente. Dichas unidades litológicas conforman una topografía moderada de todo el cerro Puruchuco. Las geoformas descritas son producto de la ocurrencia de fenómenos tectónicos anteriores, procesos de meteorización física de macizo rocoso prexistentes. 5.3.5 Ensayos Realizados Sobre Muestras de Testigos Recuperados Con la finalidad de complementar los parámetros geotécnicos de diseño, fueron ejecutados los ensayos de laboratorio de las muestras obtenidas de las perforaciones. Los ensayos fueron realizados sobre los tramos de testigos del SDPU – 01 entre 30.96 m – 31.52 m y 32.10 m – 32.74 m, SDPU – 02 entre 62.70 m a 62.97 m para el Túnel Puruchuco Norte, mientras que para el Túnel Puruchuco Sur en el SDPU – 01 entre 52.08 m – 53.63; también se realizo ensayos para caracterizar el pilar entre 40.40 m – 40.74 m del SDPU – 02. Los ensayos realizados son los siguientes: 

Recuperación de testigos (campo)





Ensayos de permeabilidad LUGEON (campo)



Ensayos de Módulo Elástico y Relación de Poisson (laboratorio)



Ensayos de compresiones uniaxiales (laboratorio)



Peso Volumétrico (laboratorio)



Ensayos de corte directo y carga puntual (laboratorio)

5.3.6 Procesamiento de los datos de campo y resultados de ensayos de laboratorio. 

Cálculo del RQD (Rock Quality Designation) (campo cartografía superficial y sondaje diamantino).



Caculo del RMR (Rock Mass Rating – de la Clasificación Bieniawski)



Calculo del valor Q de la clasificación de Bartón.



Evaluación estadística de las diaclasas medidas en el campo (Dips).

En base de estos datos disponibles, se diseñó el modelo geotécnico y constructivo de los Túneles Puruchuco Norte y Sur. 5 . 3 .7 D e sc r ip c ió n L it o ló gi c a El macizo rocoso que se encuentra en el área donde serán excavados los Túnel Puruchuco Norte y Sur esta únicamente constituido por rocas de origen ígneo compuestas por Diorita. 5.3.8 Discontinuidades (fallas, diaclasas) La presencia de fallas geológicas puede ocasionar problemas durante la excavación de túneles, si estas no llegan a identificarse bien; en el acápite de Geología Estructural, se detectaron principalmente 6 fallas paralelas y de influencia directa de los túneles. En ese estudio de diseño definitivo, con el objetivo de corroborar los resultados obtenidos en cartografiado superficial y en especial para afinar la posición y direccionamiento de las fallas encontradas, se ejecuto los sondajes diamantinos diagonales que atravesaran las influencias de ambos túneles como también la familia de fallas tiene una orientación de N 84° - 90°/82° - 86° NE.



Ilustración 26: Macizo del Cerro Puruchuco, donde se observan en superficie las tres principales familias de las discontinuidades.

En la construcción de túneles, uno de los factores más importantes es la orientación o la inclinación de las discontinuidades del macizo rocoso, de esta condición depende la estabilidad del techo y de las paredes. Luego de un estudio detallado podemos darle una calificación al macizo rocoso de favorable o desfavorable. La orientación de las discontinuidades (es sub-perpendicular a la direccion de la excavacion del túnel (descrito en 5.2.3). Según Bieniawski valores de buzamiento menores que 20°, en cualquier dirección, son desfavorables para la ejecución de un túnel. Pero de acuerdo a los núcleos de perforación, se puede determinar que al interior del macizo rocoso las discontinuidades en algunos casos están selladas y en otros están muy abiertos (vacíos), por lo que representa un problema para la estabilidad en la etapa de excavación, por tanto requiere un sostenimiento preventivo e inmediato.

5.4

Análisis Hidrogeológico y Permeabilidad Esperada

5 .4 .1 I nt rodu cc ión En el presente acápite se describen en forma resumida los resultados de los estudios, que en materia de hidrogeología, se han desarrollado para dar fundamento a los diseños de las obras subterráneas del Proyecto de los Túneles Puruchuco Norte y Sur. Atendiendo a su origen, las rocas que se atraviesa y están comprometidas con las obras subterráneas son rocas dioritas; cabe resaltar que en este tipo de rocas la permeabilidad está determinada por el tamaño de las fracturas, diaclasas, y por el tamaño de las aberturas a lo largo de los planos de las discontinuidad existente y conexión entre estas es un factor determinante en el grado de permeabilidad.



5 .4 .2 H idr og eo lo gí a El estudio hidrogeológico en esta fase de estudio se ha analizado mediante investigaciones de campo de las condiciones geológicas, estructurales, permeabilidad y conductividad hidraulica del macizo rocoso, pluviometría, cuencas de drenaje superficiales del sector del Cerro Puruchuco en donde se emplazarán el eje del trazado de los Túneles Puruchuco Norte y Sur. De los resultados de las investigaciones geológicas de campo y de los sondeos realizados en la fase de diseño definitivo se ha determinado que las rocas que atravesarán los túneles están constituidas por rocas de origen ígneo tipo diorita, presentando sistemas de fracturamiento continuos y discontinuos (fallas y vacíos) que se interceptan entre sí, determinando además que su grado de permeabilidad es de permeable a muy permeable. 5 .4 .3 P er m ea bi li da d E sp er ad a La zona de estudio del Proyecto Túneles Puruchuco, se ubica en el Cerro Puruchuco en el distrito de Ate. La precipitación pluvial de la zona es escasa, ocasionan una precipitación anual de 20 mm, contando con humedad relativa entre 70% - 90% en los meses de agosto, septiembre y octubre, con características de clima de loma y con precipitación de tipo garúa, siendo especialmente seco el resto de los meses del año. El periodo invernal corresponde a los meses de agosto, septiembre y octubre, donde las precipitaciones son menores a 20 mm, se espera que los caudales o flujos de agua serán mínimos, las escorrentías superficiales en su mayor parte van a drenar rápido hacia los flancos de las laderas con dirección Este-Oeste en relación al eje de los túneles. Se espera que al interior de los túneles las filtraciones de agua producto de las precipitaciones pluviales es mínimas ó casi nula; cabe resalta que por las discontinuidades cartografiadas superficialmente y confirmadas mediante los sondajes diamantinos ejecutados, se identificaron y evaluaron las discontinuidades en profundidad al nivel del túnel de donde se desprende que por grado de fracturación del macizo rocosos del Cerro Puruchuco, la permeabilidad van a ser moderadas a alta, debido a la alta conductividad hidráulica del macizo rocoso y a que las discontinuidades a ese nivel se encuentran abiertas, por lo que permite el paso del flujos de agua con mucha facilidad y perdida del aguas de retorno en la perforación realizado. 5 .4 .4 P er m ea bi li da d M e d id a Se describen a continuación los valores de los ensayos de LUGEON realizados en los sondajes exploratorios, perforados en el presente estudio para el proyecto.



Los sondajes son: 

SDPU-01



SDPU-02

Estos sondajes ejecutados se perforaron con el propósito de reconocer el macizo rocoso del cerro Puruchuco, evaluación geotécnica, muestreo para análisis de calidad de roca y ensayos de admisión de aguas tipo Lugeon. Los mencionados ensayos se efectuaron en el Sondaje Diamantino N° 2 (SDPU-02), que a continuación se detallan. 

Ensayo Lugueon 01 : Entre los 32.00 m hasta los 38.00 m se efectuó ensayo Lugeon el cual nos dio como resultado: U.L. (Unidades Lugeon) = 10.18

FLUJO TURBULENTO

K (Permeabilidad) = 1.32E-04 cm/s. LONGITUD (m)

RQD

Q

RMR

DE

HASTA

%

31.55

33.05

56

REGULAR

4.79

REGULAR

45

III – MEDIA

33.05

34.45

78.57

BUENA

15.11

BUENA

49

III – MEDIA

34.45

35.1

60

REGULAR

5.13

REGULAR

45

III – MEDIA

35.1

35.75

<25

MUY MALA

--

--

35

IV – MALA

35.75

37.1

43.7

MALA

3.74

MALA

40

IV – MALA

37.1

38

28.89

MALA

5.56

REGULAR

40

IV – MALA



CALIDAD DE ROCA INDICE CALIDAD DE ROCA VALOR CALIDAD DE ROCA

Ensayo Lugueon 02: Entre los 51.30 hasta los 55.30 m se efectuó ensayo Lugeon el cual nos dio como resultado: U.L. (Unidades Lugeon) = 10.18

FLUJO TURBULENTO

K (Permeabilidad) = 1.32E-04 cm/s. LONGITUD (m)

RQD

Q

RMR

DE

HASTA

%

51.1

51.9

35

MALA

2.99

MALA

40

IV – MALA

51.9

53.1

24.17

MUY MALA

5.61

REGULAR

40

IV – MALA

53.1

54.1

32

MALA

6.15

REGULAR

40

IV – MALA

54.1

55.3

42.5

MALA

8.17

REGULAR

40

IV – MALA



CALIDAD DE ROCA INDICE CALIDAD DE ROCA VALOR CALIDAD DE ROCA

Ensayo Lugueon 03: Entre los 65.00 m hasta los 68.00 m se intento en dos oportunidades realizar ensayo Lugeon, donde no se pudo obturar por el grado de fracturación de la roca y no se completo dicho ensayo.



5.4.5 Sectores con Perdida de Agua de Retorno 

Sondaje N° 1: SDPU-01: En este sondaje en el tramo comprendido entre los 47.60 m a 48.60 m de profundidad se ubica un tramo vacío en el que no hubo recuperación de muestra, ni agua de retorno. LONGITUD (m)

RQD

DE

HASTA

(%)

CALIDAD DE ROCA

47.6

48.6

< 25

MUY MALA

RMR

CALIDAD DE ROCA

35

IV - MALA

En tramos anteriores entre 45.70 y 47.60 de profundidad los valores de RQD son menores al 25% y el de RMR es igual a 35; con un porcentaje de retorno de agua del 80%, color gris verdosa. LONGITUD (m)

RQD

DE

HASTA

(%)

CALIDAD DE ROCA

RMR

CALIDAD DE ROCA

45.7

46.7

14

MUY MALA

35

IV – MALA

46.7

47.3

< 25

MUY MALA

35

IV – MALA

47.3

47.6

< 25

MUY MALA

35

IV – MALA

Entre los 48.60 m a 49.30 m de profundidad el porcentaje de RQD mejora a 85.71 y el valor RMR sube a 49; con un porcentaje de retorno de agua del 60%, color gris verdosa. 

Sondaje N° 2: SDPU-02: En este sondaje en el tramo que corresponde a los 20.25 m a 21.05 m de profundidad se ubico un tramo vacío en los que no se produjo recuperación de muestra, no hubo retorno de agua. No hubo retorno por un tiempo estimado entre 8 a 13 minutos de perforación del tramo, consumiendo aproximadamente 7 m 3 de agua. (No hubo retorno de agua desde los 13.15 m de hasta los 21.05 m). A partir de 21.05 m en adelante el porcentaje de retorno de agua sube a 40%). LONGITUD (m)

RQD

DE

HASTA

(%)

20.25

21.05

< 25

CALIDAD DE ROCA

RMR

CALIDAD DE ROCA

MUY MALA

35

IV - MALA

En tramos anteriores entre 17.70 m y 20.25 m de profundidad los valores de RQD son menores al 25% y el de RMR es igual a 35; en los que no hubo retorno de agua. En este tramo se atravesó roca de cuarzo muy fracturado.



LONGITUD (m)

RQD

DE

HASTA

(%)

CALIDAD DE ROCA

RMR

CALIDAD DE ROCA

17.7

18.2

< 25

MUY MALA

35

IV – MALA

17.7

18.2

< 25

MUY MALA

35

IV – MALA

18.2

18.5

< 25

MUY MALA

35

IV – MALA

18.5

18.85

< 25

MUY MALA

35

IV – MALA

18.85

19.5

< 25

MUY MALA

35

IV – MALA

19.5

20.25

< 25

MUY MALA

35

IV – MALA

En el tramo siguiente entre los 21.05 m a 51.67 m de profundidad el porcentaje de RQD mejora de 14.29 a 51.67 y el valor RMR sube a 49; con un porcentaje de retorno de agua del 60%, color gris verdosa.

LONGITUD (m)

RQD

DE

HASTA

(%)

CALIDAD DE ROCA

RMR

CALIDAD DE ROCA

21.05

21.55

< 25

MUY MALA

35

IV – MALA

21.55

22.25

24.29

MUY MALA

35

IV – MALA

22.25

22.85

51.67

REGULAR

45

III – MEDIA

(*) En los sectores donde los testigos recuperados se encuentran muy fracturados o en fragmentos menores de 10 cm se ha considerado RQD < 10 cm. 5 . 4 .6 I n ye c c i on e s de C o ns ol id a c ió n Por el alto grado permeabilidad a consecuencia de fracturación, vacíos identificados y evaluados de acuerdo al índice de calidad de roca, de mala a muy mala del macizo rocosos del cerro Puruchuco, dentro de la influencia directa a las bóvedas de los Túneles Puruchuco Norte y Sur; se requiere inyección de consolidación alrededor de la bóveda, concordante a las especificaciones técnicas vertidas en el plano de detalles túnel inyecciones INY – 01. 5 .4 .7 C on cl us ion e s 

Los ensayos Lugeon efectuados durante este trabajo de investigación, indican que la permeabilidad de la roca, en el sitio ensayado es baja 1.32E-04 cm/s, y que el agua transita por las discontinuidades existentes, que indica un macizo rocoso de permeabilidad relativamente baja.



La permeabilidad del macizo rocoso medido entre 20.25 m a 21.05 m de profundidad del sondaje diamantino SDPU-02, se ubico un tramo vacío en los



que no se produjo recuperación de muestra, no hubo retorno de agua; el volumen de perdida del agua de retorno entre 8 a 13 minutos fue de 7 m 3 a una presión de 350 Bar. 

De todo lo anterior descrito, se concluye que permeabilidad del macizo rocoso aumenta con el grado de fracturación y abertura de dichas estructuras (RQD índice del calidad de roca de regulara – mala a muy mala); por tanto la permeabilidad del área de influencia directa los ejes de los Túneles Puruchuco Norte y Sur, incluyendo del pilar central; es muy alto, principalmente de acuerdo al índice de la calidad de roca, prueba lugueon y agua de retorno del sondaje diamantino evaluado.



Cabe mencionar que en el estudio geofísico mediante el método de GPR, también se evidencia existencia de las discontinuidades identificadas y evaluadas como probables grietas y/o fisuras, los que fueron confirmadas en la prospección directa mediante sondaje diamantino.



5 .5

M ode lo Ge ot éc nic o La evaluación y clasificación Geomecánica se efectuó sobre la proyección del túnel en superficie y en el interior de la parte a excavar, que son los 96.81 metros, de donde se obtuvo la información correspondiente sobre las estructuras geológicas presentes en el lugar, así como la información geomecánica necesaria para el análisis que líneas abajo se presenta, así también se planificó la perforación diamantina en dos plataformas conforme a la figura siguiente:

Ilustración 27: La flecha roja representa al SDPU-01, mientras que la flecha azul representa SDPU-02.

5 .5 .1 S on da je D ia m a nt in o Para la ejecución de las perforaciones diamantinas se hizo uso de un equipo de perforación de rotación con extracción de testigo continuo con diámetro NQ, diseñado para determinar la Calidad del Macizo Rocoso usando brocas serie 10 A 12/14, para rocas de alta dureza. 5.5.2 Descripción del Macizo Rocoso Perforado(SDPU-01) El RQD permite la obtención de un índice, que es un valor cuantitativo que representa la calidad del macizo rocoso, teniendo en cuenta las características del testigo recuperado en la perforación realizadas. A continuación se presenta un cuadro N° 5 resumen de los RQD obtenidos en el sondaje diamantinos realizados SDPU-01; cabe resaltar que en dicho sondaje se atraviesa el Túnel

Norte entre 11.25 m a 27.30 m, donde índice de la calidad de la roca

principalmente es regular, mala a muy mala; además también este sondaje diamantino



atraviesa el Túnel Sur entre 36.60 m a 53.75 m, donde en índice de la calidad de la roca es regular, mala a muy mala. Cuadro N° 5: Resumen del RQD del Sondaje Diamantino Prospección Geotécnica Directa Mediante Sondaje Diamantino: SDPU-01 Longitud De

A

RQD (m)

RQD (%)

ROCA

8.45

9.95

0.97

64.67

Regular

9.95

11.25

0.99

76.15

Buena

11.25

12.85

1.37

85.31

Buena

13.25

14.65

0.82

58.57

Regular

14.65

16.05

0.31

22.14

Muy mala

16.80

18.40

0.53

33.13

Mala

19.15

20.55

0.62

44.29

Mala

20.55

21.75

0.38

31.67

Mala

21.75

23.15

1.07

76.43

Buena

23.15

24.45

0.54

41.54

Mala

24.45

26.05

1.02

63.75

Regular

26.05

27.30

0.38

30.40

Mala

27.30

28.90

0.64

40.00

Mala

28.90

30.50

1.11

69.38

Regular

30.50

32.10

1.09

68.13

Regular

32.10

33.60

1.11

74.00

Regular

33.60

35.10

0.42

28.00

Mala

35.10

36.60

0.87

58.00

Regular

36.60

38.10

0.97

64.67

Regular

38.10

39.70

1.04

65.00

Regular

39.70

40.60

0.46

51.11

Regular

41.40

41.95

0.14

25.45

Mala

44.10

45.70

1.23

76.88

Buena

45.70

46.70

0.14

14.00

Muy mala

48.60

49.30

0.60

85.71

Buena

49.30

49.85

0.26

47.27

Mala

49.85

51.35

0.97

64.67

Regular

52.95

53.75

0.33

41.25

Mala

54.40

54.80

0.13

32.50

Mala

54.80

55.35

0.29

52.73

Regular



Prospección Geotécnica Directa Mediante Sondaje Diamantino: SDPU-01 Longitud De

A

RQD (m)

8.45

9.95

0.97

64.67

Regular

55.35

56.75

0.22

15.71

Muy mala

56.75

58.15

1.14

81.43

Buena

58.15

59.55

1.00

71.43

Regular

59.55

61.15

1.18

73.75

Regular

61.15

62.15

0.71

71.00

Regular

62.15

63.75

1.29

80.62

Buena

63.75

64.65

0.50

55.56

Regular

65.45

65.90

0.23

51.11

Regular

32.37

Muy Mala

Promedio *

RQD (%)

ROCA

(*) Cabe señalar que el promedio del índice de la calidad de roca del Sondaje Diamantino SDPU – 01 es RQD 32.37 % (Mala); que representa la calidad del macizo rocoso del Cerro Puruchuco dentro de la influencia directa de ambos túneles proyectados. 5.5.3 Descripción del Macizo Rocoso Perforado(SDPU-02) Además también a continuación se presenta un Cuadro N° 6 resumen de los RQD obtenidos en el sondaje diamantinos realizados SDPU-02; cabe indicar que en dicho sondaje se atraviesa el Túnel Sur entre 17.10 m a 25.00 m, donde índice de la calidad de la roca principalmente es regular, mala a muy mala; como también este sondaje diamantino atraviesa el Túnel Norte entre 51.90 m a 81.67 m, donde en índice de la calidad de la roca es regular, mala a muy mala. Cuadro N° 6: Resumen del RQD del Sondaje Diamantino Prospección Geotécnica Directa Mediante Sondaje Diamantino: SDPU-02 Longitud

RQD

RQD

ROCA

De

A

(m)

(%)

4.20

5.50

0.10

7.69

Muy mala

8.00

8.60

0.15

25.00

Mala

9.20

10.10

0.28

31.11

Mala

12.30

13.40

0.73

66.36

Regular

13.40

14.20

0.15

18.75

Muy mala

14.20

15.70

0.28

18.67

Muy mala

16.30

17.10

0.35

43.75

Mala

17.10

17.70

0.48

80.00

Buena

21.55

22.25

0.10

14.29

Muy mala

22.25

22.85

0.31

51.67

Regular



Prospección Geotécnica Directa Mediante Sondaje Diamantino: SDPU-02 Longitud

RQD

RQD

ROCA

De

A

(m)

(%)

23.50

24.60

0.59

53.64

Regular

25.35

26.00

0.11

16.92

Muy mala

26.00

26.75

0.18

24.00

Muy mala

26.75

27.75

0.25

25.00

Mala

28.35

29.55

0.60

50.00

Regular

29.55

30.35

0.21

26.25

Mala

30.35

31.55

0.59

49.17

Mala

31.55

33.05

0.84

56.00

Regular

33.05

34.45

1.10

78.57

Buena

34.45

35.10

0.39

60.00

Regular

35.75

37.10

0.59

43.70

Mala

37.10

38.00

0.26

28.89

Mala

38.00

38.80

0.23

28.75

Mala

38.80

40.40

1.19

74.37

Regular

40.40

41.90

1.06

70.67

Regular

41.90

43.40

0.53

35.33

Mala

43.40

44.80

0.33

23.57

Muy mala

44.80

45.50

0.14

20.00

Muy mala

45.50

46.30

0.10

12.50

Muy mala

46.90

48.20

1.01

77.69

Buena

48.20

49.80

0.89

55.63

Regular

49.80

50.25

0.11

24.44

Muy mala

50.25

51.10

0.20

23.53

Muy mala

51.10

51.90

0.28

35.00

Mala

51.90

53.10

0.35

29.17

Mala

53.10

54.10

0.32

32.00

Mala

54.10

55.30

0.51

42.50

Mala

55.30

56.40

0.37

33.64

Mala

56.40

57.80

0.52

37.14

Mala

57.80

59.40

1.00

62.50

Regular

59.40

60.80

0.75

53.57

Regular

60.80

61.55

0.44

58.67

Muy buena

61.55

62.25

0.11

15.71

Muy mala



Prospección Geotécnica Directa Mediante Sondaje Diamantino: SDPU-02 Longitud

RQD

RQD

ROCA

De

A

(m)

(%)

62.25

63.35

0.77

59.23

Regular

63.35

64.35

0.17

21.25

Muy mala

64.95

66.25

0.55

42.31

Mala

66.25

67.10

0.23

27.06

Mala

67.10

68.20

0.39

35.45

Mala

68.20

69.40

0.34

28.33

Mala

69.70

70.70

0.33

33.00

Mala

70.70

71.90

0.98

81.67

Buena

71.90

73.00

0.24

21.82

Muy mala

73.00

74.00

0.36

36.00

Mala

74.00

74.95

0.10

10.53

Muy mala

74.95

76.45

0.52

34.67

Mala

77.30

78.60

0.38

29.23

Mala

80.50

81.70

0.80

66.67

Regular

81.70

82.40

0.14

20.00

Muy mala

39.38

Mala

Promedio **

(**) Cabe señalar que el promedio del índice de la calidad de roca del Sondaje Diamantino SDPU – 02 es RQD 39.38 % (Mala); que representa la calidad del macizo rocoso del Cerro Puruchuco dentro de la influencia directa en ambos túneles proyectados. 5 . 5 .4 Í n di c e de C a li da d de R oc a -R QD Basado en la recuperación modificada de los testigos, dependiendo indirectamente el número de fracturas y el grado de alteración del Macizo Rocoso de los túneles Puruchuco. Se tiene el siguiente cuadro de registro de logueo para el que el RQD es el siguiente: Túnel Norte Cuadro N° 7: Sondaje Diamantino SDPU-01 Item

Profundidad

RQD (%)

Calidad de la Roca

12.85

85.31

Buena

12.85

14.65

58.57

Regular

3

14.65

16.05

22.14

Muy mala

4

16.05

18.40

33.13

Mala

5

18.40

20.55

44.29

Mala

De

a

1

11.25

2



Item

Profundidad

RQD (%)

Calidad de la Roca

21.75

31.67

Mala

21.75

23.15

76.43

Buena

8

23.15

24.45

41.54

Mala

9

24.45

26.05

63.75

10

26.05

27.30

30.40

De

a

6

20.55

7

Regular Mala

48.72

RQDprom

Túnel Sur Cuadro N° 8: Sondaje Diamantino SDPU-01 Item

Profundidad

RQD (%)

Calidad de la Roca

De

a

1

36.60

38.10

64.67

Regular

2

38.10

39.70

65.00

Regular

3

39.70

40.60

51.11

Regular

4

40.60

41.95

25.45

Mala

5

41.95

45.70

76.88

Buena

6

45.70

46.70

14.00

Muy Mala

7

46.70

49.30

85.71

Buena

8

49.30

49.85

47.27

Mala

9

49.85

51.53

64.67

10

51.53

53.75

41.25

Regular Mala

53.60

RQDprom

Túnel Norte Cuadro N° 9: Sondaje Diamantino SDPU-02 Item

Profundidad

RQD (%)

Calidad de la Roca

53.10

29.17

Mala

53.10

54.10

32.00

Mala

3

54.10

55.30

42.50

Mala

4

55.30

56.40

33.64

Mala

5

56.40

57.80

37.14

Mala

6

57.80

59.40

62.50

Regular

7

59.40

60.80

53.57

Regular

8

60.80

61.55

58.67

De

a

1

51.90

2

Muy buena



Item

Profundidad

RQD (%)

Calidad de la Roca

62.25

15.71

Muy mala

62.25

63.35

59.23

11

63.35

64.35

21.25

Muy mala

12

64.95

66.25

42.31

Mala

13

66.25

67.10

27.06

Mala

14

67.10

68.20

35.45

Mala

15

68.20

69.40

28.33

Mala

16

69.70

70.70

33.00

Mala

17

70.70

71.90

81.67

Buena

18

71.90

73.00

21.82

Muy mala

De

a

9

61.55

10

Regular

39.72

RQDprom

Túnel Sur Cuadro N° 10: Sondaje Diamantino SDPU-02 Profundidad

Item

RQD (%)

Calidad de la Roca

1

De 17.10

a 17.70

80.00

Buena

2

17.70

22.25

14.29

Muy Mala

3

22.25

22.85

51.67

Regular

4

22.85

24.60

53.64

Regular

5

24.60

26.00

16.92

Muy Mala

6

26.00

26.75

24.00

Muy Mala

7

26.75

27.75

25.00

Muy Mala

37.93

RQDprom

Valores del RQD promedios calculados y RQD elegido para el cálculo lineal: Cuadro N° 11: Valores Promedio Sondaje Diamantino SDPU-02

Túnel Norte Túnel Sur

Promedio RQD

RQDprom

RQDprom Cálculo lineal

48.72

30.00

39.72

30.00

53.60

35.00

37.93

35.00

44.99

32.50



5 . 5 .5 C la s if ic a c i ón B I EN I A WS K I ( RM R ) En atención a la uniformidad de la roca que presenta fracturas abiertas con bloques grandes, pero que constituye un macizo, la sectorización generada ha sido propuesta para cada uno de los ejes de los túneles Norte y Sur, para los cuales se tiene: 



Túnel Norte:

-

Con una longitud de 45.69 m en el cual se ha encontrado que la roca tiene un RMR estimado es de 40 y la clasificación del macizo rocoso es tipo IV (Malo), para el cual el sostenimiento recomendado es:

-

Excavación: Desde la parte superior por etapas, con avances de 1.0 a 1.50 m, con colocación del sostenimiento simultáneo a la excavación.

-

Pernos sistemático de 25 mm de diámetro inyectados con grouting de 4 a 5 m, espaciados 1.0 a 1.5 m, desde las paredes del túnel.

-

Concreto lanzado de 150 mm, en toda la superficie.

-

Cerchas cada 1.0 m donde se requiera

Túnel Sur:

-

Con una longitud de 51.12 m en el cual se ha encontrado que la roca tiene un RMR estimado es de 40 y la clasificación del macizo rocoso es tipo IV (Malo), para el cual el sostenimiento recomendado es:

-

Excavación: Desde la parte superior por etapas, con avances de 1.0 a 1.50 m, con colocación del sostenimiento simultáneo a la excavación

-

Pernos sistemático de 25 mm de diámetro inyectados con grouting de 4 a 5 m, espaciados 1.0 a 1.5 m, desde las paredes del túnel

-

Concreto lanzado de 150 mm, en toda la superficie.

-

Cerchas cada 1.0 m donde se requiera

5 . 5 .6 C la s if ic a c i ón de B a rt ó n ( Q) Para obtener las características del macizo rocoso a nivel de los túneles se realizó la clasificación de Barton (Q). Para ejecutar estas clasificaciones se usaron los resultados de ensayos de laboratorios de los tramos de testigos de perforación comprendidos dentro de la influencia directa de los túneles en para los sondeos SDPU-01 y SDPU-02.



Generalidades del índice Q En la sectorización geotécnica de los Túneles Puruchuco, se ha empleado una modificación y simplificación del Sistema Noruego del índice “Q” o NGI, actualizado en 1993 por Grimstad y Barton. Para tal efecto se ha calculado el índice “Q” de cada tramo de sondaje geotécnico homogéneo, se han extrapolado valorizaciones del índice “Q” medido en superficie cuando se estimó pertinente, en especial en lo que se refiere a zonas de fallas y/o de cizalla y diques. En general, el sistema del índice “Q” se basa en la experiencia práctica de miles de casos de excavaciones de túneles y cavernas, además de incorporar la tecnología del hormigón proyectado reforzado con fibras y colocado por vía húmeda como parte de las recomendaciones de soporte asociadas a cada situación de calidad geotécnica y dimensiones geométricas de las obras subterráneas. De acuerdo con el Índice “Q”, la calidad geotécnica del macizo rocoso se calcula evaluando seis parámetros distintos combinados de la manera que se muestra en la siguiente fórmula:

Donde: R QD

Es la designación de calidad del macizo rocoso (“rock quality designation”) definido por Deere (1963). Se determina como el porcentaje de todos aquellos trozos de testigos de roca intactos y resistentes de longitud igual o mayor que 10 cm, en relación a la longitud de cada carrera de un sondaje con recuperación de testigos; cuando el valor del RQD es menor que 10, entonces se utiliza el valor RQD = 10, en la fórmula. Para afloramientos en superficie se puede estimar el RQD como RQD = 115 - 3,3



Jv, donde Jv

es el número total de diaclasas por metro cúbico. Jn

Es el número de sistemas o familias de discontinuidades menores o diaclasas.

Jr

Es el valor-índice de la rugosidad de las diaclasas del macizo rocoso.

Ja

Es el valor-índice del grado de alteración y materiales de relleno de los planos de diaclasas.

Jw

Es el valor-índice que representa la cantidad y presión de los afloramientos de aguas subterráneas.

SRF

Es el factor de reducción de la situación tensional del macizo rocoso, que



representa la relación existente entre la tensión del macizo rocoso y la resistencia del contorno excavado. Estos diferentes parámetros son determinados a través del mapeo geológico de superficie, en especial en la zona de portales, y de los testigos de rocas provenientes de los sondajes geotécnicos de reconocimiento geotécnico. El Índice “Q” y la Dimensión Equivalente De se pueden combinar de manera tal que es posible definir el soporte en base diferentes categorías o clases geotécnicas, asunto que no es considerado en este informe. Sin embargo, a modo de información, la Dimensión Equivalente De se define como:

Donde: Abertura Es el máximo diámetro de abertura del túnel. ESR

Es el “factor de excavación y soporte”. Representa en cierta medida, un "factor de seguridad" que se aplica de acuerdo al uso específico de la excavación subterránea. Así por ejemplo, un túnel carretero demandará de un mayor factor de seguridad que un túnel para acueducto o que un túnel de reconocimiento minero. Este factor varía entre 0,5 y 5,0 dependiendo además del uso y de la temporalidad de la excavación subterránea considerada.



Ilustración 28: Ábaco de Clasificación Geotécnica y Soporte del Sistema “Q”. 

Sin soporte (unsupported).



Pernos aislados (spot bolting) = sb



Apernado sistemático (systematic bolting) = B



Apernado sistemático y 4 a 10 cm de hormigón proyectado o shotcrete (systematic bolting and 4 to 10 cm of unreinforced shotcrete) = B + (S)



Apernado sistemático y 5 a 9 cm de hormigón proyectado con fibras (5 to 9 cm of fibre reinforced shotcrete and bolting) = Sfr + B



Apernado sistemático y 9 a 12 cm de hormigón proyectado con fibras (9 to 2 cm of fibre reinforced shotcrete and bolting) = Sfr + B



Apernado sistemático y 12 a 15 cm de hormigón proyectado con fibras (12 a 15 cm of fibre reinforced shotcrete and bolting) = Sfr + B



Apernado sistemático, 15 cm o más de hormigón proyectado con fibras y vigas transversales de hormigón proyectado reforzado (fibre reinforced shotcrete > 15 cm, reinforced ribs of shotcrete and bolting) = Sfr, RRS + B



Revestimiento de concreto (cast concrete lining) = CCA



5.5.7 Efecto de la cobertura de material encima de la clave del túnel (el principio del arco de Terzaghi). En general, cuando el efecto de arco se movilice lo más cerca a la periferia de excavación, la excavación será más estable. El efecto del arco está asociado con la altura de cobertura que presente la excavación. Terzaghi (1943) definió el efecto de arco como sigue: Si una parte de la masa de suelo se encuentra en un estado de fluencia, mientras que el resto se mantiene en reposo, la parte del suelo estacionaria colindante a la masa de suelo en fluencia se moverá fuera de su posición original entre la masa de suelo estacionario colindante. El movimiento relativo en el suelo es reducido por la resistencia al corte entre la interface de la porción en estado fluyente y la porción en reposo. Ya que la resistencia al corte del suelo tiende a mantener la parte en fluencia en su posición original, reduciendo la presión e incrementando la presión en la parte estacionaria. Esta transferencia de presión de la masa de suelo en fluencia a la masa de suelo estacionaria, es comúnmente llamado como efecto de arco, y se dice que el suelo hace un arco encima de la parte en fluencia del sostenimiento.



Ilustración 29: Formación del arco encima de la excavación subterránea (Terzaghi, 1943)

De acuerdo con los ensayos de Terzaghi en arenas, definió los siguientes patrones de carga: Arena densa:

H p min



0.27 B1

y un

H p max



0.60B1

Arena suelta:

H p min



0.47 B1

y un

H p max



0.60 B1

Y la presión horizontal equivalente a:

Ph



0.30γ (0.5 H t



H p )

Estas consideraciones de carga varían de acuerdo con el procedimiento constructivo y con la presencia de agua subterránea. En caso del agua subterránea, no se modifica el efecto del arco pero la carga-precedente- se duplica. pv :

Presión del suelo = γ H p



B:

Ancho del túnel

Ht:

Altura del túnel

H:

Cobertura de suelo

γ

:

Peso unitario del suelo

B1:

Parámetro = B+ Ht

5.5.8 Clasificación de Bartón (Q) en contorno de los Túneles Se hizo un análisis paralelo con medidas de RQD tomadas en superficie mediante registros lineales para someterlos al programa de “Índice de Calidad de Túneles – Sistema Q”, para así tener, una comprobación respecto al método RMR y elegir el diseño de sostenimiento que permita generar mas seguridad para los túneles. Tomando tres estaciones geomecánicas para el análisis mediante el sistema Q de Bartón se corrió el programa y nos da los siguientes resultados y sus correspondientes recomendaciones para el sostenimiento de la excavación. 

Sección General Túnel Norte

Estimación del tipo de soporte según Bartón 100

Extrem. Mala

Excep. Mala

Mala

t e a d a o t c r e 1.7 e a s h r a n o e 1.5 P e r n

50

d e i e n t o c i a m E s p a 1.2

) m (

a r u t r e b o C o R r S e E n e t s o S n i s o n a V

Muy Mala

2.0

Muy Extrem Media Buena Buena Buena 2.5 2.3 2.1

Exce Buena 20 10

1.3

7

1.0

20

5

18.89

m (2) m m m 0 Sb 0 4 2

(10)

10 CCA

m m 0 5 2

5

RRS m m 0 5 1

2

(8)

(6)

(7) Sfr

Sfr

m m 0 9

m m 2 0 1

CCA : Srf : B : Sb : S : RRS :

.004 .01

.04

(3)

(1)

t e c r e s h o n i s n a 1.5 z o e n o n p e r d e o 1.3 t n m i e c i a p a s E

B+S

3

3.0

B

2.4

2.0

.1 4 10 .4 1 0.15 Rock mass quality - Indice Q

HORMIGON DE REVESTIMIENTO HORMIGON PROYECTADO CON FIBRA BULONADO SISTEMATICO BULONADO PUNTUAL HORMIGON PROYECTADO CERCHAS + HORMIGON PROYECTADO

Parámetros para el cálculo del Índice Q:

Sfr

1.0

1 .001

(5)

m m 0 5 (4)

4.0

40

1.5

100

400

Espesor de Shotcrete = 200 mm Separación de pernos = 2.0 m Longitud del Perno = 4.50 m Cerchas + Shotcrete

Q = RQD x Jr x Jw


Q= 0.15

1000

1 = R S E a r a p m n e s o n r e P e d d u t i g n o L


Túnel Norte

Jn

Ja SRF

RQD

=

35

Calificación:

Jn

=

15

Zona: 8

Jr

=

1.5

Roca: Muy Mala

Ja

=

4

Jw

=

1

Sostenimiento recomendado según la clasificación Q de Barton:

SRF

=

5

Pernos de roca de 4.0 a 4.5 m, espaciados a 2.0 m.

ESR

=

0.8

Shotcrete de 20 cm con fibra de acero. Cerchas y Concreto lanzado de recubrimiento.



Sección General Túnel Sur



c c i

Estimación del tipo de soporte según Bartón

ó n

Muy Extrem Exce Media Buena Buena Buena Buena20 2.5 2.3 a d 2.1 a re t e s h o t c 1.7 2.0 10 a r e a n e o n 1.5 r e P e d o i e n t 1.3 i m c a 7 E s p a 1.2 1.0 5

Excep. Mala

100 G e

50n

Extrem. Mala

e ) m r ( a r u 20a t r e 18.89 b l o C (10) R o S 10 r e E n T CCA e t m m s o 5 0 ú 5 2 S n i n s RRS o n e a m V m 0 2l 1 5

1S .001 u r CCA : Srf : B : Sb : S : RRS:

Muy Mala

Mala

m m (2) m m 0 0 Sb 4.0 4 2 (8)

(6)

(7) Sfr

Sfr m Sfr m

0 9

m m 0 2 1

.004 .01

(5)

1.0

.04

m m 0 (4) 5

(3)

re t e h o c s n i a s 1.5 z o n n o e e r n e p d 1.3 n t o m i e a i a c E s p B+S

2.4

2.0

4 10 .4 1 0.175 Rock mass quality - Indice Q

3

3.0

B

.1

HORMIGON DE REVESTIMIENTO HORMIGON PROYECTADO CON FIBRA BULONADOSISTEMATICO BULONADO PUNTUAL HORMIGON PROYECTADO CERCHAS + HORMIGON PROYECTADO

(1)

40

Espesor de Shotcrete = 200 mm Separación de pernos = 2.0 m Longitud del Perno = 4.50 m Cerchas + Shotcrete


1.5

100

400

1000

1 = R S E a r a p m n e s o n r e P e d d u t i g n o L


Parámetros para el cálculo del Índice Q:

Q = RQD x J r x Jw

Túnel Sur

Jn

RQD

=

35

Calificación:

Jn

=

15

Zona: 8

Jr

=

1.5

Roca: Muy Mala

Ja

=

4

Jw

=

1

SRF

=

5

ESR

=

0.8

Ja SRF

Q= 0.175

Sostenimiento recomendado según la clasificación Q de Barton: Pernos de roca de 4.0 a 4.5 m, espaciados a 2.0 m. Shotcrete de 20 cm con fibra de acero. Cerchas y Concreto lanzado de recubrimiento.

5 . 5 .9 S os t e ni m ie n t o R e c om e n da d o S e gú n l a C la s if ic a c i ón Q d e B á rt o n En correspondéncia a la técnica de clasificación de la calidad de roca según Bárton y al requerimiento de sostenimiento que se desprende del índice Q, se tiene los siguientes sostenimientos: 

Túnel Norte: -

En el Túnel Norte se ha caracterizado la roca con:

-

Beniavski el RMR estimado es de 40 y la clasificación del macizo rocoso es de IV (Malo). Q= 0.15.



-

El sostenimiento consiste en:

-

Pernos sistemático de roca de 4.0 a 4.5 m, espaciados a 2.0 m.

-

Shotcrete de 20 cm con fibra de acero.

-

Cerchas cada metro y Concreto lanzado de recubrimiento

Túnel Sur: -

En el Túnel Norte se ha caracterizado la roca con:

-

Beniavski el RMR estimado es de 40 y la clasificación del macizo rocoso es de IV (Malo). Q= 0.15.

-

El sostenimiento consiste en:

-

Pernos sistemático de roca de 4.0 a 4.5 m, espaciados a 2.0 m.

-

Shotcrete de 20 cm con fibra de acero.

-

Cerchas cada metro y Concreto lanzado de recubrimiento

Del análisis efectuado no existe peligro de explosión de rocas, el comportamiento del macizo rocoso es favorable para la ejecución del túnel, en la sección recomendada, es posible el uso de cemento portland puzolánico tipo IP.


31-01-13 Geo Final

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