2º Simposio Internacional sobre túneles y lumbreras en suelos y roca
Desplazamientos verticales del terreno, provocados por el paso de un escudo EPB y registrados mediante extensómetros de barra, anclados Vertical displacements in the subsoil, induced by the passage of an EPB shield, and registered by anchored, bar extensometers Meza V. Blanca E.
Especialista en instrumentación Geotécnica, México Especialista en instrumentación Geotécnica, México Schmitter M. Juan J. Asesor Geotecnista en ICA, México
González S. José de Jesús.
RESUMEN: En la actualidad, para llevar a cabo la construcción de túneles en los suelos blandos arcillosos y altamente deformables del Valle de México, se utilizan preferentemente escudos de presión balanceada de tierra (EPB), con los cuales es posible excavar y colocar su soporte inicial, alternativamente y de manera continua, al tiempo que la máquina avanza siguiendo una trayectoria preestablecida. Durante su avance, el sensible medio arcilloso excavado “siente” la presencia de la máquina y en respuesta experimenta deformaciones, que deben ser registradas sistemáticamente mediante instrumentos, para juzgar el posible impacto que aquéllas pudiesen tener en las construcciones vecinas a la obra. El presente artículo se refiere a los resultados de los desplazamientos verticales medidos en el terreno ubicado sobre la clave de un escudo EPB, determinados con la ayuda de extensómetros de barra, anclados. En el texto se presentan los detalles del instrumento en cuestión, su protocolo de instalación y los resultados obtenidos. Se concluye que gracias a la información obtenida, es posible identificar acciones preventivas o correctivas para la operación de la máquina tuneladora, para asegurar un comportamiento razonable de ésta y su entorno. ABSTRACT: Today, the tunneling activities in the soft clayey and highly deformable soils, of the Valley of Mexico, earth pressure balance shields are preferably used, making possible the excavation and placing of the initial lining, alternatively and in a continuous way, as the machine advances following a pre-established trajectory. During its advance, the sensitive clayey media, “feels” the presence of the machine and as a response suffer d eformations, that must be systematically registered with instruments, to judge about the possible impact, that those deformations could have in the nearby constructions to the job site. The present article presents the results of the measured vertical displacements in the subsoil above the crown of an EPB shield EPB, gathered by using anchored, bar extensometers. The text includes the details of the instrument, its protocol for installation and the obtained results. There it is concluded that, thanks to the gathered information, it is possible to identify preventive or corrective actions for the operation of the tunnel boring machine, to assure a reasonable behavior of the machine and vicinity.
1 INTRODUCCIÓN
Durante la construcción de túneles en los suelos blandos, arcillosos y altamente deformables de la Ciudad de México mediante escudos de presión balanceada de tierra (EPB), se observan cambios importantes en la masa del suelo, tales como incrementos en la presión del agua intersticial y cambios en los esfuerzos efectivos verticales y horizontales del mismo. Para estudiar el comportamiento del subsuelo desde el punto de vista deformacional en las zonas por donde atraviesa un escudo presurizado y principalmente donde existen zonas urbanas altamente pobladas, estructuras sensibles a la ocurrencia de asentamientos, o zonas donde las coberturas sobre el túnel son menores a un diámetro del mismo, se han implementado sistemas de monitoreo que permiten estimar la magnitud de los desplazamientos verticales inducidos por el tuneleo. Ante la incertidumbre que se tiene al determinar dichos asentamientos, se consideró necesario realizar la selección Ciudad de México, 8 y 9 de d e febrero de 2012
y habilitado de un instrumento confiable que permitiese visualizar los estratos del subsuelo con mayores deformaciones, causantes de la mayor cuantía de asentamientos en la superficie del suelo. Este documento muestra la forma en la que se determinaron los asentamientos que se generan en el suelo sobre el eje de un túnel, previamente, durante y posteriormente al paso de una máquina tuneladora y bajo un punto de observación, especifico.
2 ANTECEDENTES
Durante el avance de una máquina tunelera en el primer tramo de un largo túnel para drenaje, se presentaron diversos problemas de asentamiento súbito y agrietamientos superficiales, ligados a una notoria velocidad de deformación, en el subsuelo arcilloso vecino. Desde el inicio de la excavación del tramo, en Octubre de 2009, se presentaron diversos paros no programados de la máquina, que tuvieron repercusiones en el desfavorable comportamiento comentado.
Desplazamientos verticales del terreno, provocados por el paso de un escudo EPB y registrados mediante extensómetros de barra, anclados En el mes de Noviembre de 2010 entre los cadenamientos 0+760 y 0+900, el borde inferior de la cabeza cortadora del escudo EPB, ubicada aproximadamente a 27 m de profundidad, entró en contacto con un estrato de arena limosa compacta, con intercalaciones de arena franca, de la denominada primera capa dura según la terminología local. En dicha capa se registró una presión en el agua del orden de 22 t/m 2, lo cual contribuyó en su momento al ingreso de agua y suelo arenoso fino, al interior del túnel. Ante esta problemática situación, se analizaron los factores más relevantes que pudieran influir en los notorios asentamientos que se presentaban en la zona por donde atravesaba el escudo presurizado, tales como: las presiones frontales aplicadas mediante el suelo en proceso de excavación, la velocidad de avance de la tuneladora, los volúmenes de mezcla inyectados en el espacio anular y también la dosificación particular de la mezcla inyectada. La favorable modificación de dichos parámetros de operación de la máquina, redujeron de manera temporal los hundimientos observables en la superficie del terreno y en especial la ocurrencia de agrietamientos. No obstante, los notorios asentamientos siguieron presentándose sobre la traza del túnel, en superficie. Ante esta desfavorable situación, los directivos de la Obra tomaron la decisión de implementar un riguroso monitoreo que permitiese registrar con detalle la magnitud de los asentamientos generados durante el paso del escudo EPB. Este seguimiento permitió estimar las magnitudes y velocidades de los desplazamientos verticales, ocurridos en el suelo. Con esta campaña de medición fue posible observar que el mayor asentamiento se genera después de que el anillo de dovelas es liberado del faldón del escudo, es decir cuando aquél entra en contacto con el suelo vecino (ver Figura 1). Estación 0+860 (Anillo 570) - ASENTAMIENTO REGISTRADO EN LA ESTACIÓN 0+860 AL PASO DE LA TUNELADORA 50
0
) -55 m m ( o t n e i m a t n e s A
-45
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-15
-5
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-100
la magnitud del desplazamiento vertical causado por el paso de la tuneladora bajo la Estación de observación (0+860). Se aprecia que a pesar de la inyección del espacio anular, los asentamientos continuaron pero con una tendencia asintótica hacia su estabilización, al tiempo que el escudo se alejaba del anillo 570. Este particular comportamiento del entorno vecino al túnel, es el que motivó llevar a cabo la instalación de una Estación de extensómetros que permitiese identificar el estrato del subsuelo que tuviese la mayor contribución a los asentamientos causados por el tuneleo, en la superficie del terreno. Para ello se diseñó el prototipo de un extensómetro de barra, anclado al terreno vecino, que posteriormente en grupo de cuatro aparatos ubicados por arriba del escudo y a diferentes profundidades, de acuerdo a la estratigrafía del sitio, permitieron visualizar las deformaciones de subsuelo, causadas por el paso de la máquina. 3
ESTATIGRAFÍA
El primer tramo del túnel en cuestión, se localiza al Noreste del Valle de México, en lo que corresponde a la zona del antiguo lago de Texcoco, donde el subsuelo está compuesto por estratos de arcilla blanda, de gran espesor, con altos contenidos de agua, baja resistencia al corte y alta compresibilidad. Adicionalmente se encuentran dos capas constituidas por arenas limosas permeables, la primera a 27 m de profundidad con un espesor aproximado de 2 m y la segunda, de mayor espesor, ubicada a más de 40 m de profundidad. En la Figura 2 se muestra el perfil estratigráfico de los primeros 3 km del largo túnel, entre sus lumbreras L-00 y L-1A; se incluye la posición de los sondeos exploratorios realizados, las capas duras detectadas y la posición del N.A.F. Se aprecia que el túnel sigue una trayectoria descendente, en el sentido del kilometraje mientras que los estratos duros ascienden, también en el sentido del kilometraje. A continuación en la Tabla 1, se indican las profundidades y espesores de los estratos predominantes entre las dos primeras lumbreras del tramo de túnel en cuestión.
-150
-200
-250
-300
Distancia de la nariz del escudo a la Estación 0+860 (m)
Fig. 1. Asentamiento Vs Distancia
La curva Distancia de la nariz del escudo a la estación de observación Vs Asentamiento, de la Figura 1 muestra Ciudad de México, 8 y 9 de febrero de 2012
Tabla 1. Estratigrafía del tramo en túnel ______________________________________________________ Formación __________________________________________ 0+000 a 1+380 1+380 a 2+756.40 Estratigráfica Profundidad* Espesor * Profundidad* Espesor* ______________________________________________________ Rellenos 00.00 a 03.80 03.8 0.00 a 1.30 01.3 FA Superior 03.80 a 27.40 23.6 01.30 a 24.40 23.1 1ª Capa dura 27.40 a 30.60 03.2 24.40 a 26.4 02.0 FA Inferior 30.60 a 43.60 13.0 26.40 a 36.90 10.5 Dep. Prof. 43.60 a...... -36.90 a.... -__________ __________________________________________________________ ____________________________________________ *En m.
Meza Vega, et al.
Fig. 2. Perfil estratigráfico del primer tramo de túnel 4 ESTACIÓN DE CUATRO EXTENSÓMETROS DE
BARRA ANCLADA Para ubicar la Estación de cuatro extensómetros (Figura 3) que permitiesen detectar el campo de desplazamientos verticales producido por el paso del escudo (EPB) en la vecindad del Km 0+900 del túnel, se tomó en cuenta lo siguiente: El sitio donde se consideró necesario colocar la Estación tiene una cobertura sobre la clave del túnel de casi 18.5 m y su estratigrafía particular incluye una capa de rellenos heterogéneos de aproximadamente 2.0 m de espesor, descansando sobre una costra superficial con 2.0 m de espesor la cual a su vez se ubica por encima de un estrato de arcilla de aproximadamente 14.5 m de espesor.
túnel, a una separación del orden de 1.5 m entre cada uno de aquéllos. Adicionalmente: a) Se ubicó un extensómetro en la frontera del estrato de arcilla y la costra superficial, con la finalidad de detectar el asentamiento de las capas combinadas de relleno y costra superficial. Se pensó al respecto que la capa de relleno, al contener basura, podría ser el estrato más deformable. b) En el estrato de arcilla, donde se requería tener mayor información se colocaron tres extensómetros distribuidos de manera equidistante. La barra del extensómetro No. 4 quedó colocada a 20 cm por arriba de la cresta del túnel por excavar, siendo ésta la más profunda de todas. Con este arreglo de barras se buscó estimar cuál de los estratos y a que profundidad se presentaba la mayor deformación. 5 COMPONENTES DEL SISTEMA
Fig. 3. Ubicación de la Estación de 4 extensómetros La ubicación de la Estación quedó sobre el eje del trazo del túnel, que es la posición donde se presentan los mayores asentamientos por tuneleo. A su vez los 4 extensómetros de la Estación, se alinearon sobre el eje del
Ciudad de México, 8 y 9 de febrero de 2012
Con el arreglo antes mencionado la Estación quedó integrada por cuatro extensómetros de barra, mismos que como se mencionó anteriormente debieron quedar instalados y operables, antes de que el escudo pasase por el punto de observación. Cabe mencionar que los mencionados instrumentos quedaron instalados en muy poco tiempo, lo cual permitió contar con información relevante del comportamiento del suelo del sitio, cuando la máquina aún estaba lejos. Los extensómetros utilizados en la práctica común regularmente cuentan con tres sistemas de varillas de acero galvanizado, instalados en un solo barreno y a diferentes profundidades sin anclarse al suelo; se realizan mediciones colocando un micrómetro en cada uno de las barras que se ubican en el cabezal de referencia. Sin embargo en la práctica profesional siempre se ha tenido la incertidumbre del funcionamiento adecuado de estos instrumentos, lo cual solo ha radicado únicamente en
Desplazamientos verticales del terreno, provocados por el paso de un escudo EPB y registrados mediante extensómetros de barra, anclados buscar un buen diseño de mezcla de cemento-bentonitaagua, cuyas propiedades sean similares a las del suelo del sitio. Cabe mencionar que cuando el instrumento no está instalado correctamente se mide erróneamente el desplazamiento generado por el peso propio de la barra, lo cual no es representativo del comportamiento real del suelo. Al buscar la mejora de la respuesta del instrumento surgió la idea de realizar el diseño de un “Extensómetro de Barra, Anclado” para el monitoreo de hundimientos en la superficie del terreno, además de detectar los estratos con mayores deformaciones. El sistema consta básicamente de 4 componentes: 5.1 Ancla
Es un dispositivo mecánico inspirado en una ballesta, elaborado con una barra de acero inoxidable de 1” de diámetro por 30 cm de longitud, al que se adosaron con soldadura, 3 soleras en su perímetro. Las soleras, con 30 cm de longitud, tienen dobleces en sus extremos para formar una especie de arco; estas deben ser sujetadas en sus extremos con cadenas de seguridad, unidas a un pasador que se conecta a un cable de acero forrado, con la longitud suficiente que permita llegar a la superficie y tirar de él para liberar (en su momento) las soleras, ver Figuras 4 y 5.
BARRA DE ACERO INOXIDABLE DE 3/8" DE Ø ROSCA INTERIOR DEL ANCLA (Lc=3cm)
CADENA DE SUJECIÓN
TUBO DE PVC HIDRAÚLICO DE 1/2" DE Ø ROSCA INTERIOR (LC=3cm) CABLE DE ACERO FORRADO CAL. 3/32" PASADOR DE ALAMBRE DE ACERO INOXIDABLE CAL. 3 32"
SOLERA DE 1/4" X 116" ANCLA DE ACERO INOXIDABLE CORRUGADO DE 1" DE Ø
Fig. 4. Esquema de la instalación de las soleras
Fig. 5. Cuerpo del ancla unida a las barras de acero y a la camisa de protección de PVC Ciudad de México, 8 y 9 de febrero de 2012
Una vez formada el ancla, en la parte superior cuenta con un doble sistema de roscas, que sirven para unir la ballesta a las barras de acero inoxidable a la tubería de PVC que protege a toda la sarta de barras, esta protección de PVC evita que las barras de acero estén en contacto directo con el suelo. 5.2 Barras de acero inoxidable
Las barras de acero inoxidable cuentan con un sistema de roscas macho y hembra, de tal forma que se puedan unir entre sí. Las medidas de las varillas utilizadas son de 0.25, 0.5, 1.0 y 3.0 m de longitud, esto con la finalidad de que al emerger del suelo por el asentamiento que se genera al paso del escudo por el punto de observación, las barras cortas puedan desacoplarse sin ningún inconveniente . De esta manera se puede modificar la longitud de la barra cuando se requiera y continuar con el monitoreo habitual del instrumento, ver Figura 6. PEGAMENTO ESTRUCTURAL BARRAS DE ACERO INOXIDABLE DE 3/8" DE Ø CON ROSCA TIPO HEMBRA BARRAS DE ACERO DE 3/8" DE Ø CON ROSCA TIPO MACHO
1/2"
1/ 2"
Fig. 6. Unión de barras de acero inoxidable
5.3 Camisa de PVC Hidráulico y coples telescópicos
Para asegurar que el instrumento permita medir confiablemente el desplazamiento vertical del suelo, se coloca una protección a la barra de acero inoxidable, mediante tubería de PVC hidráulico. Este tubo de PVC es unido mediante coples telescópicos, compuestos por reducciones tipo Bushing de ¾” a ½” de diámetro, tapones ciegos de PVC de ½” de diámetro, un tramo de tubería de PVC hidráulico de ¾” de diámetro y 60 cm de longitud. Por cada 3 m de tubería se coloca un cople telescópico, estos dispositivos sirven para absorber el hundimiento regional. Con este sistema se asegura el funcionamiento del extensómetro por un tiempo prolongado, permitiendo que las barras de acero emerjan libremente sin estar adheridas al suelo. Las barras de tramos cortos permiten acortar la longitud de las barras para evitar interferencias con la tapa del registro de protección de los instrumentos ver Figura 7.
Meza Vega, et al. Reducción Bushing, 3/4” a ½” de φ Tubo de PVC de ¾” de φ
Tubo de PVC de 1/2” de φ
Tapón de PVC con perforación al centro, 1/2” de φ
Ciudad de México, 8 y 9 de febrero de 2012
Meza Vega, et al. cabezal de referencia quede embebido dentro del registro. La placa de referencia debe quedar 10 cm por arriba del nivel terminado de concreto en el interior del registro. La distancia libre que debe tener la placa de referencia del cabezal a la tapa metálica del registro, debe ser de 15 cm, para evitar que las barras que emerjan choquen con dicha tapa y restrinjan el movimiento, ver Figuras 12 y 13.
Efectos del bombeo Fig. 14. Gráficas Hundimiento Vs Tiempo, de los 4 Extensómetros Fig. 13. Cabezal dentro del registro 6.7 Lectura inicial
Se limpia la superficie del cabezal para colocar el micrómetro, apoyándolo en la placa de referencia para tomar la lectura “Cero” o inicial. Esto consiste en tomar como nivel cero la altura de la barra con respecto a la posición de la placa del cabezal, se sugiere realizar la toma de 3 lecturas para obtener su promedio. 7 RESULTADOS DEL MONITOREO
Después de la instalación de los instrumentos, la distancia del escudo a la estación de extensómetros era de casi 56 m, en ese momento se detuvo la excavación del túnel debido al daño que sufrieron los sellos del faldón del escudo, para cuyo reemplazo fue necesario abatir localmente la presión del agua, mediante la instalación y operación de varios pozos de bombeo. La Figura 14 muestra las curvas: Hundimiento Vs Tiempo (fechas) provocado por la operación de los citados pozos, observándose velocidades de asentamiento del orden de 1.27, 0.74 y 0.31 mm/día para los extensómetros EXT-1, EXT-2 y EXT-3, superiores a las registradas antes de su operación, con profundidades de instalación de 18.3, 14.0 y 8.0 m, respectivamente. Por su parte, los asentamientos registrados en el extensómetro EXT-4, más somero, que fue instalado a una profundidad de 4 m, fueron prácticamente nulos. Los principales desplazamientos verticales se generaron en el estrato más cercano a la zona del túnel. Con este monitoreo se descartó la posibilidad de que esos primeros estratos superficiales, con basura, fuesen los que estuviesen generando los mayores hundimientos. Hipótesis que fue descartada. Ciudad de México, 8 y 9 de febrero de 2012
Al comparar las lecturas del día 23 de diciembre, fecha en la que se suspendió el bombeo en la zona, con la primer lectura de los extensómetros tomada del día 23 de noviembre del 2010, se observa que los asentamientos acumulados eran del orden de 5.1, 5.6, 5.0 y 2.3 mm, para los extensómetros 1, 2, 3 y 4, respectivamente. Después de haberse suspendido el bombeo, las velocidades de hundimiento disminuyeron notablemente hasta alcanzar valores cercanos a los obtenidos durante el monitoreo inicial. El día 15 de enero de 2011, después del cambio de sellos del escudo, se reinicia la excavación del túnel con la maquina tuneladora, que como se mencionó anteriormente se encontraba a casi 56 m de los extensómetros. 1) El 15 de enero de 2011 se considera como la primera etapa para la toma de lecturas, con frecuencia de una lectura al día, la cual termina cuando la tuneladora se ubicó a 15 m de los extensómetros. 2) La segunda etapa se inicia cuando el escudo se ubica a 15 m de la estación instrumentada y termina 10 m después del paso del escudo por la estación instrumentada el 19 de enero de 2011. Esta última etapa refleja la influencia de la tuneladora en el suelo, induciendo deformaciones locales, ver Figura 15. Es importante mencionar que dada la proximidad de la maquina a los puntos de observación se intensifico la frecuencia de toma de lecturas, en la segunda etapa se redujo a un periodo de 15 min. Con este intervalo se pudo apreciar que a 15 m antes de llegar a la estación, se genera una expansión del suelo, principalmente en los extensómetros 1 y 2 instalados a 18.3 y 14.0 m respectivamente. Después de 10.0 m de distancia de la tuneladora al extensómetro 4 instalado a 4.0 m de profundidad se genera un asentamiento acelerado. El punto de inflexión de la deformación es exactamente cuando la cabeza de corte se encuentra por abajo del
Desplazamientos verticales del terreno, provocados por el paso de un escudo EPB y registrados mediante extensómetros de barra, anclados extensómetro no. 1 anillo 638, instalado a 18.3 m de profundidad.
EXTENSÓMETRO DE BARRA No. 3 INSTALADO A 8.0 m -30 -25
GRÁFICA DE COMPORTAMIENTO POR EXTENSOMETRO EXT-1 (18.30 m) EXT-3 (8 m)
-20 -15
EXT-2 (14.00 m) EXT-4 (4m) FECHA
0 0 : 9 0
4 2 : 1 1
8 4 : 3 1
2 1 : 6 1
6 3 : 8 1
0 0 : 1 2
4 2 : 3 2
8 4 : 1 0
2 1 : 4 0
6 3 : 6 0
0 0 : 9 0
4 2 : 1 1
8 4 : 3 1
2 1 : 6 1
6 3 : 8 1
0 0 : 1 2
4 2 : 3 2
8 4 : 1 0
2 1 : 4 0
6 3 : 6 0
0 0 : 9 0
4 2 : 1 1
8 4 : 3 1
1 1 0 2 /
1 1 0 2 /
1 1 0 2 /
1 1 0 2 /
1 1 0 2 /
1 1 0 2 /
1 1 0 2 /
1 1 0 2 /
1 1 0 2 /
1 1 0 2 /
1 1 0 2 /
1 1 0 2 /
1 1 0 2 /
1 1 0 2 /
1 1 0 2 /
1 1 0 2 /
1 1 0 2 /
1 1 0 2 /
1 1 0 2 /
1 1 0 2 /
1 1 0 2 /
1 1 0 2 /
1 1 0 2 /
1 0 / 9
1 0 / 9
1 0 / 9
1 0 / 9
1 0 / 9
1 0 / 9
1 0 / 9
1 0 / 0
1 0 / 0
1 0 / 0
1 0 / 0
1 0 / 0
1 0 / 0
1 0 / 0
1 0 / 0
1 0 / 0
1 0 / 0
1 0 / 1
1 0 / 1
1 0 / 1
1 0 / 1
1 0 / 1
1 0 / 1
1
1
1
1
1
1
1
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
-70
) m m ( , O T N E I M I D N U H
) -10 m m -5 (
o t n 0 e i m 5 i d n u H 10
-60 - 55 - 50 - 45 - 40 -35 - 30 - 25 -20 - 15 - 10 -5
0
5
10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60
15 20
-50
25
3 0 6 O L L I N A
7 0 6 O L L I N A
Túnel
0 3 6 O L L I N A
5 4 6
0 4 6 O L L I N A
O L L I N A
0 5 6 O L L I N A
5 5 6 O L L I N A
Sentido de avance de la tuneladora
30
-30
Distancia de la Rueda de Corte con respecto a la posición de la barra No. 3, (m)
Fig. 18. Comportamiento del Extensómetro 3 (8.0 m)
-10
10
-30
EXTENSÓMETRO DE BARRA No. 4 INSTALADO A 4.0 m
-25
30
-20 -15
50
Fig. 15. Gráfica hundimiento Vs tiempo de los 4 extensómetros de barra A continuación se muestran cada una de las gráficas correspondientes a los 4 extensómetros, donde se observa el movimiento vertical registrado Vs la distancia, a la cual se encuentra la cabeza de corte de la maquina tuneladora, ver Figuras 16 a 19. EXTENSÓMETRO DE BARRA No. 1 INSTALADO A 18.3 m -65
) -10 m m -5 (
o t n 0 e i m 5 i d n u 10 H
-60 - 55 - 50 -45 -40 - 35 - 30 - 25 - 20 - 15 - 10 -5
0
5
10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60
15 20
Túnel
25 30
0 3 6 O L L I N A
1 4 6 O L L I N A
5 4 6 O L L I N A
0 5 6 O L L I N A
5 5 6 O L L I N A
Sentido de avance de la tuneladora
Distancia de la Rueda de Corte con respecto a la posición de la barra No. 4, (m)
Fig. 19. Comportamiento del Extensómetro 4 (4.0 m) 8 CONCLUSIONES
-55 -45 -35 -25
) m -15 m (
-5 o t n e 5 i m i d 15 n u H 25
-60 - 55 - 50 - 45 - 40 -35 - 30 - 25 - 20 -15 - 10 -5
0
5
10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60
De la experiencia adquirida que sirvió de base para la elaboración del presente artículo, se puede expresar lo siguiente: •
35 45 55 65
1 0 6 O L L I N A
5 0 6 O L L I N A
Túnel
0 3 6 O L L I N A
8 0 3 4 6 6 O O L L L L I I N N A A
3 4 6 O L L I N A
6 4 6 O L L I N A
0 5 6 O L L I N A
5 5 6 O L L I N A
S en ti do d e a va nc e d e l a tuneladora
Distancia de la Rueda de Corte con respecto a la posición de la barra No. 1, (m)
Fig. 16. Comportamiento del Extensómetro 1 (18.3 m) EXTENSÓMETRO DE BARRA No. 2 INSTALADO A 14.0 m
•
-65 -55 -45 -35 -25
) -15 m m -60 - 55 - 50 - 45 - 40 -35 - 30 -25 - 20 -15 - 10 -5 ( -5 o t n 5 e i m15 i d n u 25 H
0
5
10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60
•
35 45 55 65
2 0 6 O L L I N A
6 0 6 O L L I N A
Túnel
0 3 6 O L L I N A
0 9 4 3 6 6 O O L L L L I I N N A A
5 4 6 O L L I N A
0 5 6 O L L I N A
5 5 6 O L L I N A
Sentido de avance de la tuneladora
Distancia de la Rueda de Corte con respecto a la posición de la barra No. 2, (m)
Fig. 17 Comportamiento del Extensómetro 2 (14.0 m) Ciudad de México, 8 y 9 de febrero de 2012
•
Los extensómetros de barra, anclados, implementados para el monitoreo de hundimientos, funcionaron exitosamente, ya que la información que proporcionaron es más representativa, porque explica el fenómeno de forma gradual, a diferencia de cualquier otro extensómetro común. Al incorporar el ancla al extensómetro el funcionamiento del instrumento refleja con gran precisión el movimiento del suelo durante el paso de una maquina tuneladora. Estos instrumentos son muy sensibles como lo demuestran las gráficas elaboradas, mismas que muestran el movimiento generado por el escudo en movimiento, en los estratos donde fueron instalados. Cabe mencionar que la maquina tuneladora 15 m antes de llegar al punto de observación genera leves deformaciones medibles, en el subsuelo. Se puede observar que el asentamiento total generado en la superficie del terreno, por la excavación del túnel, es de 25 mm. A los 14 m de profundidad el extensómetro reporta un asentamiento parcial de 20 mm. A la profundidad de 8 m, se genera un asentamiento parcial de 3 a 5 mm, y en la parte superficial el asentamiento es prácticamente despreciable.
Meza Vega, et al. •
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La experiencia adquirida con este tipo de instrumentos resulta muy valiosa para cuidar el medio vecino al paso de la maquina tuneladora, evitar asentamientos superficiales que puedan provocar agrietamientos en la superficie del terreno, desplomes de edificaciones o fallas que generen daños importantes. Este instrumento puede detectar asentamientos superficiales de manera oportuna, así como tomar acciones correctivas para evitar situaciones problemáticas durante la excavación del túnel. Este monitoreo permitió visualizar que los estratos más deformados son los más cercanos a la excavación del túnel, y no el más somero como erróneamente se pensaba inicialmente. Con esta información es posible controlar las presiones aplicadas al frente de la excavación, realizar algún mejoramiento en las dosificaciones de las mezclas de inyección, incluso detectar zonas que requieran reinyección del espacio anular dovela-suelo en el interior del túnel. Este dispositivo de medición, por su sistema de su jeción no solo puede utilizarse en suelos blandos para el monitoreo de hundimientos en superficie, sino que también puede emplearse en taludes de suelo y roca. La interpretación de resultados debe ser objetiva y representativa para poder identificar problemas de deformación, hundimiento e inestabilidad de una estructura subterránea.
9 RECONOCIMIENTO Se agradece a la Comisión Nacional del Agua y a los constructores del túnel la posibilidad de haber colaborado en los trabajos de instrumentación del túnel descritos en el presente artículo.
10 REFERENCIAS Y BIBLIOGRAFÍA
-Terzaghi, K. and Peck, R. B. (1967). Soil Mechanisc in Engineering Practice, 2nd ed. Wiley, New York. -Terzaghi, K. (1943). Theorical soil Mechanics. John Wiley, New York. -Dutro, H. D. (1989) “Unground Structures: Desing ad instrumentation, Chapter 1, Instrumentation”, Elsevier.
Ciudad de México, 8 y 9 de febrero de 2012
