Unidad 4 - Excavación de Túneles Con Maquinas Integrales - Topos y Escudos

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E�CA�AC�� DE ��E E�CA� ��E�E� �E� C�� A��A� ��E��A�E�: �� E�C�D��

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1. INTRODUCCI�N ................................................................................................................................................ 5 2. TOPOS ................................................................................................................................................................... 6 2.1. Descripci�n de la m�quina ................................................................................................................... 6 2.2.1. Cabeza .................................................................................................................................................. 7 2.2.2. Grippers ............................................................................................................................................. 11 2.2.3. Cilindros de empuje ..................................................................................................................... 11 2.2.4. Back�up .............................................................................................................................................. 12 2.3. Guiado ....................................................................................................................................................... 13 2.4. Limitaciones de utilizaci�n ............................................................................................................... 13 2.5. Rendimientos ......................................................................................................................................... 14 2.5.1. Factores que controlan el rendimiento rendimiento de las m�quinas tuneladoras.................. 15 2.6. Estimaci�n del avance en roca dura .......................................... ............................................................... ........................................... .............................. ........ 15 2.6.1. �ndice de perforabilidad (D.R.I.) ............................................................................................. 15 3. ESCUDOS ............................................................................................................................................................ 22 3.1.1. Cabezas o elemento excavador ................................................................................................ 22 3.1.2. Cuerpo de mando y controles .................................................................................................. 23 3.1.3. Cilindros de empuje y erector de dovelas.......................................... ............................................................... ................................. ............ 23 3.1.4. Back�up .............................................................................................................................................. 26 3.2. Tipolog�a actual ...................................................................................................................................... 26 3.3. Escudos abiertos .................................................................................................................................... 28 3.4. Escudos cerrados ................................................................................................................................... 30 3.4.1. Escudo mecanizados de rueda con cierre mec�nico .............................................. ........................ .............................. ........ 31 3.4.2. Escudos presurizados con aire comprimido ............................................ ................................................................. .......................... .....31 3.4.3. Hidroescudos o escudos de bentonita (Slurry Shield) .................................................. .............. ................... 32 3.4.4. Escudos de frente en presi�n de tierras ................................................. ........................... .......................................... ............................. ......... 34 3.4. Guiado......................................................................................................................................................... 36 3.5. Limitaciones de utilizaci�n ................................................................................................................ 36 3.6. Rendimientos .......................................................................................................................................... 36 4. DOBLES ESCUDOS .......................................................................................................................................... 36 4.1. Descripci�n de la m�quina ......................................... .............................................................. .......................................... ........................................... .............................. ........ 36 4.1.1. Cabeza de corte .............................................................................................................................. 36 4.1.2. Escudo delantero ........................................................................................................................... 37 4.1.3. Escudo trasero ................................................................................................................................ 37

Unidad 4 � Excavaci�n de T�neles con Maquinas Integrales: Topos y Escudos 4.1.4. Sistema principal de empuje .................................................................................................... 37 4.2. Modo de operaci�n................................................................................................................................ 37 5. BIBLIOGRAF�A ................................................................................................................................................. 39

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Unidad 4 � Excavaci�n de T�neles con Maquinas Integrales: Topos y Escudos 1. ��D�CC��

Las m�quinas integrales para la excavaci�n de t�neles se conocen habitualmente por las siglas T.B.M. (Tunnel Boring Machine) y hacen referencia a una serie de m�quinas capaces de excavar un t�nel a secci�n completa, a la vez que se colabora en la colocaci�n de un sostenimiento provisional o en la puesta en obra del revestimiento definitivo. Estas m�quinas se dividen en dos grandes grupos: topos y escudos escudos. Ambos difieren de forma importante seg�n el tipo de roca o suelo que sea necesario excavar, as� como de las necesidades de sostenimiento o revestimiento que requiera cada tipo de terreno. As�, los topos se dise�an principalmente para poder excavar rocas duras y medias, sin grandes necesidades de soporte inicial, mientras que los escudos se utilizan en su mayor parte en la excavaci�n de rocas blandas y en suelos, frecuentemente inestables y en ocasiones por debajo del nivel fre�tico, en terrenos saturados de agua que necesitan la colocaci�n inmediata del revestimiento definitivo del t�nel. A continuaci�n se detallaran las caracter�sticas de cada una de estas m�quinas.

Fig. 1. Vista de las cabezas de corte de dos TTBBM�s y dos escudos respectivam respectivamente (Geo� (Geo� Envirom Enviroment Laboratory Faculty Of Of Engineering Nagasaki Uni Univversity ersity)

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Unidad 4 � Excavaci�n de T�neles con Maquinas Integrales: Topos y Escudos 2. ��

En l�neas generales los topos constan de una cabeza giratoria, dotada de cortadores, que se acciona mediante motores el�ctricos y que avanza en cada ciclo mediante empuje de unos gatos que reaccionan sobre las zapatas de los grippers , los cuales a su vez est�n anclados contra la pared del t�nel. En la Fig. 2 se muestra un topo.

Fig. 2. Vista general de un topo (Cortes�a Herrenknecht AG) 2.1. D��

En la Fig. 3, se puede ver una T.B.M. tipo topo. Las partes fundamentales se describen a continuaci�n, son: la cabeza, los grippers , los cilindros de empuje, el back�up, y el sistema de guiado.

Fig. 3. Esque Esquemma de un topo (Fern�ndez, 1997)

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Unidad 4 � Excavaci�n de T�neles con Maquinas Integrales: Topos y Escudos 2.2.1. C��

Es la parte m�vil que realiza la excavaci�n de la roca (ver Fig. 4). Est� dotada de cortadores que normalmente son discos de metal duro que giran libremente sobre su eje, y cuya carcasa se fija a la cabeza. Estos cortadores son de mayor di�metro cuanto mayor sea la dureza de la roca y, hoy d�a, son normales los de 432 mm (17�) de di�metro, existiendo algunas realizaciones con 533 mm (21�) para rocas muy duras, en el entorno de los 250 MPa.

Fig. 4. Vista frontal de la rueda de corte que incorpora la cabeza de un topo (Cortes�a Herrenknecht AG) Los cortadores, normalmente se disponen en la cabeza de la m�quina en forma de espiral, para que, al girar la misma, puedan describir c�rculos equidistantes, y �nicamente hay una concentraci�n de cortadores en el centro de la cabeza para forzar la rotura de la roca en esa zona a modo de cuele (ver Fig. 5). El mecanismo de rotura de la roca, forzado en la zona central de la manera indicada, progresa en los c�rculos siguientes hacia el espacio ya excavado, y para facilitar este trabajo se dota a las cabezas de una peque�a conicidad. El proceso de corte mec�nico se produce inicialmente mediante un proceso de rotura frontal originado por la presi�n que el cortador ejerce (ver cortador en Fig. 8) sobre el terreno y, posteriormente, en el resto de la secci�n, la rotura entre los c�rculos conc�ntricos anteriormente aludidos se produce por identaci�n, con la formaci�n de un escombro lajoso t�pico de este tipo de m�quinas.

Fig. 5. C�rculos conc�ntricos dejados por los ccortadores ortadores en el frente del t�nel �� 7

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Unidad 4 � Excavaci�n de T�neles con Maquinas Integrales: Topos y Escudos En la Fig. 6 se representa un esquema de rotura frontal, y se pueden apreciar las cinco fases que cronol�gicamente se suceden en la misma.

Fig. 6. Fases en la rot rotuura frontal (Fern�ndez, 1997) La Fig. 7 representa la posterior rotura por identaci�n al paso de los cortadores por los diferentes c�rculos descritos.

Fig. 7. Esque Esquemma de rotu rotura por identaci�n (Alonso, 2002)

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Fig. 8. Vista de detalle y en perspectiv perspectiva de un cortador (Robbins Company any) Los mecanismos de rotura descritos reflejan la importancia que tiene el estudio para cada tipo de roca de la separaci�n �ptima entre cortadores, el empuje de la m�quina y el di�metro de los cortadores. La resistencia a la tracci�n es uno de los aspectos clave de la roca para explicar la eficiencia del arranque. Naturalmente, el diaclasado de la roca, su fracturaci�n, la existencia de esquistosidad favorable, as� como la de planos de estratificaci�n con orientaci�n adecuada, mejoran considerablemente este proceso, favoreci�ndose de forma notable la penetraci�n del topo.

Fig. 9. Disposici�n favorable y desfavorable, respectivam respectivamente, de los cortadores vs estratificaci�n

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Unidad 4 � Excavaci�n de T�neles con Maquinas Integrales: Topos y Escudos Para la excavaci�n de los escombros producidos, la cabeza incorpora adem�s una serie de cangilones situados en su periferia que recogen el escombro y lo elevan para su descarga en una cinta primaria.

Fig. 10. Vista general de un topo apunto de iniciar el ataque de la excavaci�n (Trenchless Technolog Technologyy) El accionamiento de la cabeza es normalmente el�ctrico y con dos velocidades de giro, una larga, normalmente en el entorno de las 9 rev/min y otra corta, usualmente la mitad. Una medida aproximada para estimar la velocidad de giro (en RPM) puede ser:  ≈ 32…38    �       .  Actualmente, se empiezan a utilizar accionamientos el�ctricos con regulaci�n de velocidad mediante la variaci�n de frecuencias. La regulaci�n de esta velocidad, as� como la del par, es esencialmente valiosa cuando se excavan rocas de muy distinta calidad, debido a que: Para excavar rocas duras, no es necesario un par demasiado elevado, pero s� interesa una velocidad alta que permita utilizar toda la potencia de la m�quina. En terrenos m�s blandos, donde la penetraci�n de la m�quina puede alcanzar altos �ndices, ser� necesario disminuir la velocidad para no sobrecargar el sistema. En el caso de terrenos con bloques, puede igualmente ser aconsejable una disminuci�n de la velocidad para evitar el movimiento o derrumbe de bloques en el frente o en la clave del t�nel. 

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Unidad 4 � Excavaci�n de T�neles con Maquinas Integrales: Topos y Escudos Las ventajas principales de este sistema el�ctrico de frecuencia variable se pueden condensar en las siguientes: A. Permite una regulaci�n continua de la velocidad con par constante entre 0 y 50 Hz. Por encima de los 50 Hz, se mantiene constante la potencia, disminuyendo el par a medida que aumenta la velocidad, cumpli�ndose en este caso que el producto de par por velocidad es igual a potencia constante. B. Se dispone de todo el par a velocidades reducidas, incluso en el arranque con velocidad cero. Esto es muy importante en terrenos que tienden a atrapar la cabeza de la m�quina, ya que el par de desbloqueo puede aumentarse hasta un 150% del par nominal durante unos 30 segundos. 2.2.2. ��

Como ya se ha indicado, son las zapatas que acodalan a la m�quina contra la roca durante el avance, siendo su superficie mayor cuanto menor sea la resistencia de la roca, y existiendo, como es l�gico, unos l�mites en ambos sentidos (ver Fig. 11). Normalmente, los grippers no pasan de 0.70 m de anchura, para que puedan apoyarse entre cerchas. En alg�n caso, cuando se prev� trabajar en terrenos blandos, pueden llegar a tener una acanaladura central que aloje en su momento el g�libo de una cercha en caso de ser necesario.

Fig. 11. Vista en perspectiva de la cabeza de un topo. A la derecha, en color rojo, se destacan los grippers grippers (Cortes�a Herrenknecht AG) 2.2.3. C��

Son normalmente 2 � 4 y proporcionan a la m�quina el empuje necesario contra el frente para realizar la excavaci�n. Su recorrido, comprendido entre 1.50 y 2.00 m, marca la longitud de cada ciclo de avance, ya que una vez agotada su carrera es necesario soltar los grippers y retraer los cilindros de empuje para conseguir el avance de la parte fija de la m�quina (ver Fig. 11). �� 11

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Unidad 4 � Excavaci�n de T�neles con Maquinas Integrales: Topos y Escudos 2.2.4. B��

Se denomina as� al conjunto de plataformas posteriores que arrastra la m�quina en su avance y que, normalmente, incorporan los siguientes equipos (ver Fig. 12): Transformadores y carretes de mangueras el�ctricas. Captadores de polvo, constituidos la mayor�a de veces por una cortina de agua que capta el polvo en la tuber�a de aspiraci�n del mismo y permite su posterior evacuaci�n en forma de lodos Casetes de ventilaci�n que almacenan habitualmente 100 m de tuber�a soplante. Polipastos para manejo de v�as y dovela de solera, ya que, en la actualidad, la mayor�a de los t�neles incorporan una dovela en solera de hormig�n prefabricado, que se va colocando simult�neamente al avance del t�nel. • •

• •

Fig. 12. Vista trasera del back� Technologyy) back �up �up up de una tuneladora (Trenchless Technolog De esta forma, el t�nel dispone a lo largo de toda su longitud de una solera de hormig�n que le proporciona las siguientes ventajas: Permite disponer de una v�a bien colocada, y en consecuencia los trenes alcanzan con seguridad velocidades elevadas (entorno a los 30 Km/h). Se dispone de una solera del t�nel limpia, ya que facilita considerablemente el drenaje. Se facilita tremendamente la colocaci�n del revestimiento de hormig�n defi� nitivo si lo hubiere, ya que no ser�a necesario el encofrado de solera y no se interrumpe nunca la v�a. El sistema de evacuaci�n de escombros, de importancia primordial en el m�todo, ya que es necesario evacuar con rapidez grandes cantidades de material. 

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Unidad 4 � Excavaci�n de T�neles con Maquinas Integrales: Topos y Escudos Los modernos sistemas de evacuaci�n de escombros pueden adoptar diversas configuraciones, siendo las m�s frecuentes: a) Tren de tolvas: est� constituido por una bater�a de tolvas en n�mero igual al de los vagones de cada tren y con id�ntica geometr�a y colocaci�n. Estas tolvas sirven como regulaci�n y acopio, y se cargan mediante una cinta repartidora del material, no siendo necesaria la presencia del tren que puede estar viajando. Cuando el tren regresa vac�o, se sit�a debajo de las tolvas y mediante la apertura simult�nea de todas ellas se carga �ste de forma pr�cticamente instant�nea, repiti�ndose el ciclo. b) Cinta puente: puede alojar en su interior el tren completo y lo carga mientras �ste pasa por debajo de la misma. Un cambio californiano, previo a la cinta, permite la espera de un segundo tren. Es necesario realizar las maniobras mediante la locomotora. Todo el conjunto va montado en plataformas que ruedan sobre la v�a principal del t�nel arrastradas por el topo en su avance. c) Sistema Rowa: consiste en un conjunto de dos v�as paralelas, una para vagones vac�os y otra para vagones cargados. Los vagones se mueven sin la locomotora mediante cadenas de arrastre y el cambio de v�a se efect�a mediante un sistema hidr�ulico. Todo el sistema se controla por un operador situado ante un monitor de TV. d) Cintas convencionales: que transportan el escombro desde la m�quina hasta el exterior, elimin�ndose el transporte sobre v�a. Este procedimiento de transporte continuo cada vez se utiliza m�s frecuentemente, porque aumenta el rendimiento al eliminarse tiempos muertos (descarrilamientos, esperas, ...). La cinta dispone de 125 �150 m, que permite realizar el avance semanal sin necesidad de empalmarla. 2.3. ��

El guiado de un topo se suele hacer materializando con un rayo l�ser un eje paralelo al del t�nel. El operador de la m�quina ve constantemente la se�al en la diana cuadriculada que facilita el guiado manual de la m�quina. En cualquier caso, es necesario cada vez que se adelante el l�ser y en las tangentes de entrada y salida a las curvas verificar el eje y la rasante con topograf�a convencional. 2.4. ��

La mayor�a est�n ligadas a la geometr�a del t�nel. En efecto: La secci�n debe ser circular y la longitud tal que permita asumir una inversi�n elevada y unos gastos igualmente importantes de transporte y montaje en obra. El radio de curvatura m�nimo est� alrededor de los 300 m, aunque son deseables al menos 500 m. La pendiente m�xima debe ser tal que permita una circulaci�n fluida de trenes y est� en un entorno m�ximo del 3.5�4 %. Esta pendiente se puede superar en el caso de extracci�n de escombros por cintas, pero no hay que olvidar que, a�n en este caso, es necesario disponer de v�a para poder introducir al frente del t�nel materiales, repuestos, etc. Otras limitaciones se refieren a la geolog�a y la geotecnia de los terrenos a atravesar. As�, en terrenos excesivamente blandos o con problemas de sostenimientos podr�an desaconsejar el sistema, ya que se podr�a encarecer considerablemente. •

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Unidad 4 � Excavaci�n de T�neles con Maquinas Integrales: Topos y Escudos Las fallas son un enemigo mortal de los topos, ya que los sostenimientos no pueden actuar como pronto hasta el paso de los espadines de protecci�n y como en estos casos de fallas el avance suele ser lento, los tiempos que transcurren son demasiado largos, favoreci�ndose el desprendimiento del terreno. La alta abrasividad de algunas rocas as� como los contenidos elevados de s�lice pueden producir elevados desgastes en los cortadores y cangilones de la cabeza, pudiendo llegar a invalidar la soluci�n topo por puro problema econ�mico. 2.5. ��

Los rendimientos de este tipo de m�quinas son normalmente muy elevados. La penetraci�n pura de la m�quina en el terreno puede oscilar entre 3 y 6 m/hora e incluso ser superior. Sin embargo, los rendimientos puros vienen afectados por las paradas necesarias para realizar el mantenimiento de la m�quina o de su back up , para el cambio de cortadores, aver�as y sobre todo para colocar los sostenimientos que fueran necesarios. En consecuencia, el coeficiente de utilizaci�n real de una m�quina rara vez supera el 50 %. Se define dicho coeficiente (CU) como:      �  = ℎℎ    En la tabla siguiente se muestran valores de CU seg�n las condiciones de trabajo: CONDICIONES DE TRABAJO �ptimas

• • •

Buenas Normales

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• • •

Duras

• • •

•

Muy duras

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DEFINICI�N Roca, dureza media Equipos de apoyo �ptimos No sostenimiento Roca, dureza media No sostenimiento Roca dura no muy abrasiva Sostenimiento muy ligero Poca filtraci�n de agua 6 l/seg

VALOR DEL CU 0.46 0.42 0.34

Rocas muy duras y abrasivas Sostenimiento ligero Mediana filtraci�n de agua < 32 l/seg

0.34

Rocas extremadamente duras y abrasivas Rocas con fluencia Sostenimiento considerable Alta filtraci�n de agua > 32 l/seg

0.20

Tabla I. Valo Valores del CU, seg�n las condiciones de trabajo trabajo (a partir de casos reales) �� 14

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Unidad 4 � Excavaci�n de T�neles con Maquinas Integrales: Topos y Escudos 2.5.1. ��

Existen distintos factores que controlan el rendimiento de los topos. Los m�s impor� tantes son la resistencia y la composici�n qu�mica del macizo rocoso. En el caso de la resistencia, es muy importante conocer el grado de dureza de la roca. Si para rocas duras denominamos por v la velocidad de avance, para rocas blandas dicha velocidad se multiplica por tres: 3v ; lo que hace que el rendimiento se incremente considerablemente. Adem�s, la resistencia del macizo controla el dise�o de la cabeza: empuje de los cortadores, espaciamiento de los mismos, etc. La composici�n qu�mica resulta de vital importancia, pues el contenido en cuarzo de la roca marcar� de forma decisiva el desgaste de los cortadores. Para un q constante, si el contenido en SiO2 es bajo se define un cambio de discos a ritmo r , mientras que para una roca con un contenido alto de SiO 2 el ritmo de cambio de los discos se dispara a u

10r.

Otros factores, aunque de menor importancia, son la presencia y disposici�n de discontinuidades, la presencia de agua y el recubrimiento del t�nel. Este �ltimo de car�cter irrelevante. En lo que concierne a las discontinuidades son determinantes. La fisuraci�n densa incrementa la velocidad de avance. Pero una fracturaci�n excesiva requerir�a un soporte adicional que nos conducir�a a utilizar otras alternativas de excavaci�n como la que ofrece el escudo. El agua es casi siempre perjudicial. Dificulta la extracci�n y transporte del material excavado y puede generar da�o en las instalaciones el�ctricas que incorpora la m�quina. 2.6. E��

El NGI (Barton) propone la estimaci�n del avance como una funci�n que depende de los siguientes par�metros: el �ndice de perforabilidad (D.R.I., �Drilling Rate Index� ), el empuje y di�metro del cortador y, el m�s importante, el grado de fisuraci�n de la roca. 2.6.1. �� (D.�.�.)

Este �ndice definido por el Instituto Noruego de Geotecnia se determina a partir de una serie de ensayos que miden la fragilidad y la tenacidad superficial. Dichos ensayos son: el ensayo de ca�da y el ensayo de perforaci�n en miniatura . Seguidamente se explica en que consiste cada uno de ellos. El ensayo de ca�da consiste en medir el porcentaje de muestra de roca que pasa por el tamiz 11.2 mm tras 20 impactos de una masa de 14 Kg lanzada desde una altura de 25 cm (par�metro S20). El �ndice S20 para una determinada muestra de roca se determinar� a partir de la media obtenida con 3 o 4 ensayos (v�ase Fig. 14).

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Fig. 14. Ensa Ensayyo de ca�da (Drop test). ( T. Mouinkel, O. Johannssen, 1986) El ensayo de perforaci�n consiste en medir la profundidad (en 1/10 mm) del hueco dejado por un taladro de carburo�tungsteno, tras 200 revoluciones sobre una muestra de roca y bajo un peso de 20 kg (par�metro SJ). Para determinar el valor correspondiente a una determinada roca es necesario realizar de 4 a 8 ensayos con muestras del mismo tipo de roca y realizar la media de los valores obtenidos de SJ (ver Fig. 15).

Fig. 15. Ensa Ensayyo de perforaci�n (Siever test). (T. Mouinkel, O. Johannssen, 1986) La siguiente figura (Fig. 16) proporciona el �ndice D.R.I. en funci�n de los par�metros anteriormente descritos.

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Fig. 16. Determ Determinaci�n aci�n del DRI. (T. Mouinkel, O. Johannssen, 1986) Existe una forma alternativa de hallar el DRI utilizando las figuras 17 y 18 deducidas emp�ricamente por T. Mouinkel y O. Johannssen (1986). �stas permiten determinar dicho �ndice a partir de la resistencia a compresi�n simple de la roca a estudiar.

Fig. 17. Correlaci�n entre el DRI y la resistencia a com compresi�n sisimmple de la roca (T. Mouinkel, O. Johannssen, 1986)

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Fig. 18. Correlaci�n entre el DRI y la resistencia a com compresi�n sisimmple de la roca (T. Mouinkel, ouinkel, O. Johannssen, 1986) Conociendo dicho �ndice podemos hallar la penetraci�n neta y a partir de esta, la penetraci�n total seg�n la siguiente ecuaci�n:  =  �  �  siendo: P T: Penetraci�n total P N : Penetraci�n neta que es f(DRI, Empuje por cortador) k D: Correcci�n por di�metro del cortador k S: Correcci�n por fracturaci�n de la roca

Con esto podremos hacernos una idea aproximada del avance previsto que podemos tener por d�a para la tuneladora que como veremos depender� de las litolog�as a atravesar. El �ndice P se puede determinar con la ayuda de la Fig. 19. Conociendo el empuje por cortador en KN (Toneladas) y el valor de DRI para la roca nos proporciona directamente el valor de penetraci�n neta de avance en mm por revoluci�n. En esta �ltima figura tambi�n es posible determinar el valor del coeficiente k que debe corregirse en funci�n del di�metro del cortador que viene dado en pulgadas (eje de abcisas). N

D

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Fig. 19. Determ Determinaci�n de la penetraci�n neta (P P ). ) ) ). (T. Mouinkel, O. Johannssen, 1986) Finalmente, el coeficiente k se determina de forma similar a los anteriores. En este caso, este depende del tipo de clase de roca definida por Mouinkel y Johannssen y que clasificaron en tres categor�as: Joint Class (SP) y Fissure Class (ST) y Non�fractured Rock Mass (Class 0) (ver Fig. 20). N N

S

Fig. 20. Rocas pertenecientes a la clase SP S P S T respectivamente S y ST S respectivam Esta �ltima nos indica que no es necesario aplicar ning�n factor de correcci�n, lo que es equivalente a decir que k = 1. En la tabla siguiente se indican las caracter�sticas de cada una de las clases mencionadas: S

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Tabla II Por �ltimo y relacionado de forma indirecta con la velocidad de avance debemos mencionar la abrasividad de la roca, puesto que este factor, controla el desgaste de los cortadores situados en la cabeza rotatoria y por tanto la frecuencia con la que hay que sustituirlos. La abrasividad se mide mediante el �ndice C.L.I. (�Cutter Life Index� ) ideado tambi�n por Mouinkel y Johannssen y cuyos valores dependen de las variables AVS y SJ , esta �ltima definida con anterioridad. Seg�n estos autores se define el C.L.I. como: . SJ  = 13.84� AVS Asimismo, establecieron el AVS (�Abrassion Value Steel�) como el peso perdido del cortador (acero) expresado en mg tras 20 revoluciones de la mesa giratoria de acero (ver Fig. 21). Conocidos AVS y SJ hallar C.L.I. es inmediato. De la misma manera que vimos para el �ndice DRI, para CLI tambi�n existen correlaciones de los mismos autores (ver Fig. 22). En ella se aprecia claramente como en cuanto aparece el SiO2 (Cuarzo) los valores de CLI caen hasta valores muy bajos, por lo que en tal situaci�n se recomienda recurrir al uso de explosivos.

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Fig. 21. Ensay Ensayo de abrasi�n (T. Mouinkel, O. Johannssen, 1986)

Fig Valoor de CLI para distin og�as �as (T. Mouinkel, O. Johannssen, 1986) Fig. 22. 22. Val istintas litlitoolog Finalmente, a t�tulo orientativo, se muestran un par de figuras en los que se puede calcular el tiempo de vida en horas de un cortador y el coste en Coronas Noruegas (1€ = 8.3635 Coronas Noruegas) por hora y cortador en funci�n del CLI (Fig. 23)

Fig. 23. Vida del cortador y coste en Coronas Noruegas en funci�n del CLI (T. Mouinkel, O. Johannssen, 1986) �� 21

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Unidad 4 � Excavaci�n de T�neles con Maquinas Integrales: Topos y Escudos 3. E�C�D��

Los escudos disponen tambi�n de una cabeza giratoria igualmente accionada por motores el�ctricos, pero en este caso, normalmente incorpora picas o rascadores, y avanza mediante el empuje de una serie de gatos perimetrales, que se apoyan sobre el revestimiento definitivo de forma inmediata, �ste se puede incorporar al retraerse los gatos despu�s de cada avance. Todos estos trabajos se realizan al amparo de una coraza que da el nombre a este tipo de m�quinas, tal y como se muestra en la Fig. 24.

Fig. 24. Vista frontal y lateral de un escudo (Fern�nde (Fern�ndez,z, 1997)

Fig. 25. Vista general de un escudo (Trenchless Technolog Technologyy Seguidamente se describen cada una de las partes. 3.1.1. C��

Est� incluido en un primer cuerpo de la coraza, e incorpora el elemento excavador, que puede ser manual, una rozadora, una cabeza giratoria, etc. En este �ltimo caso la cabeza giratoria est� accionada por motores hidr�ulicos que permiten una variaci�n constante de la velocidad de giro, entre 0 y 9�10 RPM y la reversibilidad de la misma. �� 22

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Unidad 4 � Excavaci�n de T�neles con Maquinas Integrales: Topos y Escudos La cabeza, en este caso, normalmente monta cinceles o picas, y en ocasiones puede incluso incorporar discos. En terrenos muy variables se pueden colocar discos y picas a la vez, aunque siempre los primeros adelantados 2 � 3 cm sobre las picas. Los cortadores trabajan en terreno duro, sin intervenci�n de las picas y, en terreno blando, se embotan y dejan la responsabilidad de la excavaci�n a las picas. La cabeza, cuando es giratoria o de rueda, dispone de una serie de aberturas, frecuentemente regulables, por las que el escombro arrancado pasa a una c�mara en la que una cinta primaria se ocupa de su evacuaci�n. Como m�s adelante se ver�, en los escudos cerrados que trabajan con presi�n en el frente, esta cinta primaria se sustituye por un tornillo sin fin o por un sistema de transporte hidr�ulico del escombro. En la Fig. 26 se presenta un escudo de rueda abierta, con picas, mostrando las aberturas para el desescombro.

Fig. 26. Vista frontal de la cabeza de un escudo (Cortes�a Herrenknecht AG 3.1.2. C��

Est�n alojados, al igual que los motores, en un segundo cuerpo de la coraza. 3.1.3. C��

Est�n situados en un tercer cuerpo de la coraza, tambi�n llamado cola del escudo. Los cilindros de empuje est�n distribuidos en toda la periferia de la m�quina, y est�n equipados con zapatas articuladas que permiten un apoyo uniforme sobre las dovelas del revestimiento. Su recorrido marca el ciclo de avance, estando normalmente comprendido entre 1.20 y 1.50 m (ver avance de un escudo en la Fig 28). Cuando ha finalizado cada ciclo de excavaci�n, se retraen estos cilindros y, al amparo del tramo de coraza que queda libre, se procede a colocar un nuevo anillo de revestimiento. Para ello, las dovelas que han llegado hasta el back�up de la m�quina en mesillas especiales, se transfieren mediante dispositivos adecuados hasta el erector, el cual las �� 23

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Unidad 4 � Excavaci�n de T�neles con Maquinas Integrales: Topos y Escudos coloca una a una hasta completar el anillo. Cuando este est� totalmente cerrado, se puede iniciar un nuevo ciclo de excavaci�n, apoyando los cilindros de empuje contra el nuevo anillo colocado. El accionamiento del erector suele ser hidr�ulico, de velocidad variable, muy sensible y preciso para poder aproximar correctamente cada dovela a su situaci�n definitiva.

Fig. 27. Vista del interior de un escudo abierto mecanizado (Cortes�a Herrenknecht AG) La coraza del escudo, en la zona en que se coloca el anillo de dovelas, lleva en toda su periferia unos sellos (cepillos de grasa) que en n�mero de 2 � 3 impiden que la inyecci�n de mortero que rellena el hueco existente en el trasd�s de la dovela pase al interior de la m�quina. Este hueco, generado como m�nimo por el espesor de la coraza del escudo y por las propias juntas de grasa, tiene habitualmente un espesor entre 7 y 9 cm y su inyecci�n se puede hacer de forma discontinua, es decir, anillo por anillo cada vez que �ste queda liberado de la coraza de la m�quina o bien, en los casos de gran responsabilidad en cuanto a asientos del terreno, de forma continua, a medida que la m�quina avanza y el anillo va saliendo de la coraza.

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Fig. 28. Avance de un escudo mediante los cilind cilindrros de empuje situados en la cola del escudo (Cortes�a de Herrenknecht Herrenknecht AG AG Espa�a ) �� 25

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Unidad 4 � Excavaci�n de T�neles con Maquinas Integrales: Topos y Escudos 3.1.4 B��

Como en el caso de los topos, est� constituido por una serie de plataformas que, desliz�ndose sobre el propio revestimiento de hormig�n, se mueven arrastradas por la m�quina simult�neamente a su avance (v�ase Fig. 27 y 29). El Back�up incorpora los transformadores, casetes de cable, casetes de ventilaci�n, dep�sitos para el mortero de inyecci�n, etc, y el sistema de evacuaci�n de escombro normalmente est� formado por una cinta puente que aloja en su interior el tren completo.

Fig. 29. Vista general del Back Bac k� k�up � up up del escudo que construir� el t�nel este de Guadarram Guadarrama (Madrid) (Cortes�a Herrenknecht AG) En el caso del escudo hay que tener en cuenta que despu�s de cada ciclo de avance, ineludiblemente viene la colocaci�n de un anillo de dovelas. El tiempo empleado en ello, normalmente entre 20 y 35 minutos, seg�n el tipo y el n�mero de dovelas, permite el cambio de trenes sin interferencias con el avance y, por tanto, los sistemas de desescombro suelen ser m�s sencillos que en el caso de los topos. 3.2. ��

Se ha visto anteriormente el esquema general de funcionamiento de un escudo, que en lo b�sico es id�ntico para cualquier tipo de m�quina. Una primera y muy importante diferenciaci�n entre los diferentes tipos de escudos estriba en las caracter�sticas del frente de trabajo y sobre todo en la estabilidad o inestabilidad del mismo, dudosa en el caso de suelos. La f�rmula de Peck aplicada a suelos, establece que el factor de estabilidad n , se puede calcular de la siguiente forma:  = ∑ −  �� 26

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Unidad 4 � Excavaci�n de T�neles con Maquinas Integrales: Topos y Escudos Donde:  = � �     �   = �        = ℎ� ∗ :  < 5        > 5, En funci�n de este coeficiente se podr� hablar de escudos abiertos para frentes estables y de escudos cerrados para aquellos frentes que puedan presentar se�ales de inestabi� lidad. En la Tabla III se representa la tipolog�a actual de estas m�quinas, partiendo de una divisi�n general en escudos abiertos y cerrados, indicando adem�s las caracter�sticas principales en cada uno de ellos.

Tabla III. Tipolog�a actual de escudos (Fern�ndez, 1997)

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Unidad 4 � Excavaci�n de T�neles con Maquinas Integrales: Topos y Escudos 3.3. E��

Se utiliza normalmente cuando el frente del t�nel es estable y las afluencias de agua reducidas, bien por trabajarse por encima del nivel fre�tico o bien por ser terrenos impermeables.

Fig. 30. Vista de un escudo manual de frente abierto con siste sistemma para contenci�n del frente en terrenos Enviromment Laboratory Faculty Of Of Engineering Nagasaki terrenos iinnestables (Geo� (Geo�Enviro Univ University ersity) En este tipo de escudos, el elemento excavador puede ser manual (por ejemplo, a base de martillos picadores), o estar constituido por un brazo excavador, Fig. 31, o un brazo rozador (Fig. 32), y en estos casos es frecuente disponer de algunos elementos, generalmente en forma de paneles de rejillas que, aproximados al frente mediante gatos hidr�ulicos, pueden colaborar en la estabilidad del mismo una vez realizado cada ciclo de avance (Fig. 33).

Fig. 31. Imagen del frente visto desde el interior de un escudo de frente abierto. La excavaci�n se realiza a mano con martillo picador (�pica pica�) y pala para rreetirar el escom escombro (im (imagen de la parte izquierda) y con pala mecanizada ecanizada que act�a com como excavadora y com como pala de carga (im (imagen derecha). Dentro de este grupo, se deben incluir tambi�n los escudos mecanizados con cabeza giratoria, dotada de picas, rascadores u otros elementos de corte, que en ocasiones pueden ser cortadores de discos o combinaciones entre distintos tipos, convirti�ndose la m�quina en verdaderos topos escudados (Fig 34). �� 28

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Fig. 32. Escudos de frente abierto con rozadora y pala excavadora mecanizada (Geo� Enviromment Laboratory Faculty Of Of Engineering Nagasaki Univversity (Geo�Enviro Nagasaki Uni ersity)

Fig. 33. Escudos de frente abierto con panel de rejilla para ayudar a sostener el frente y pala excavadora mecanizada (Geo� Enviromment Laboratory Faculty OfOf Engineering Nagasaki (Geo�Enviro University)

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Fig. 34. Imagen de un escudo de tipo abierto con m�todo de excavaci�n mecanizado (rueda) (Geo� Enviromment Laboratory Faculty Of Of Engineering Nagasaki Uni Univversity (Geo� Enviro ersity) En cualquier caso, son m�quinas relativamente sencillas, que se adaptan bien a condiciones variables del terreno, siempre que �stas no sean extremadamente dificiles. Este grupo de escudo permite la colocaci�n de revestimientos de muy variada �ndole, admitiendo cualquier tipo de dovela, o incluso la puesta en obra de cerchas met�licas con forro de madera o met�lico. L�gicamente, y exceptuando los escudos de rueda, es posible trabajar en secciones diferentes de la circular, lo que constituye la �nica excepci�n a la geometr�a en este tipo de m�quinas. 3.4. E��

Est�n dise�ados para trabajar en terrenos dif�ciles, no cohesivos y con frecuencia bajo el nivel fre�tico y saturados de agua, en frentes claramente inestables.

Fig. 35. Maqueta de un escudo tipo EPB de frente cerrado (Cortes�a Herrenknecht AG) Caracter�sticas comunes a todos ellos son la obligatoriedad de la excavaci�n en secci�n circular y la necesidad de un revestimiento de dovelas de hormig�n atornilladas entre s�, con garant�as de impermeabilidad. Se pueden distinguir entre los siguientes conceptos o tipos de m�quinas, que se describen a continuaci�n. �� 30

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Unidad 4 � Excavaci�n de T�neles con Maquinas Integrales: Topos y Escudos 3.4.1. E��

En estas m�quinas, se dispone de unas puertas de abertura controlada hidr�ulicamente, que en caso necesario se pueden cerrar totalmente, quedando el t�nel sellado. Mediante la regulaci�n de la apertura de estas puertas, se puede controlar la cantidad de material excavado y que penetra en la c�mara. Un segundo nivel de control imprescindible para complementar el anterior, consiste en otras puertas situadas justo por detr�s de las anteriores, a la salida de la c�mara, y cuya apertura se puede preseleccionar para que se realice �nicamente cuando se supere una determinada presi�n del terreno. De esta manera, se puede regular de modo muy preciso el flujo de material procedente de la excavaci�n, que se puede evacuar mediante una cinta transportadora convencional, Fig. 36.

Fig. 36. Esque Esquemma de un escudo de rueda con c�m c�mara abierta (Fern�ndez, 1997) En cualquier caso, la m�quina trabajar�a de forma parecida a un escudo de presi�n de tierras, aunque l�gicamente con limitaciones, sobre todo en presencia de agua. 3.4.2. E��

El aire comprimido se ha utilizado desde hace bastantes a�os para presurizar totalmente los t�neles construidos bajo fre�ticos no muy importantes (0.1 o 0.2 Mpa), entre la esclusa inicial de entrada y el frente, en cifras ligeramente superiores a la carga agua + terreno . En el frente del t�nel se pod�an utilizar simples escudos de entibaci�n u otros con rueda abierta, ya que la �nica condici�n era disponer de un terreno con coeficiente de permeabilidad al aire bajo, constituido en su mayor�a por arenas finas, arcillas y limos. El sistema, te�ricamente sencillo, hoy en d�a est� pr�cticamente abandonado, ya que cualquier p�rdida de aire, ya sea en el frente del t�nel o a trav�s del propio revestimiento, podr�a originar una cat�strofe. Adem�s, el cumplimiento de las Normativas vigentes en materia de Salubridad, que regulan las horas de trabajo y de descompresi�n para el personal que trabaja en estas circunstancias, encarecer�an notablemente el proceso, al multiplicar al menos por dos los turnos de trabajo, y lo har�an pr�cticamente inviable con cargas de agua superiores a �� 31

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Unidad 4 � Excavaci�n de T�neles con Maquinas Integrales: Topos y Escudos 0,3 MPa, como requieren algunos proyectos modernos. La tendencia actual, como consecuencia de lo anterior, se encamina a limitar la puesta en presi�n a la c�mara frontal del escudo, de forma que el personal siempre puede trabajar en condiciones de presi�n atmosf�rica. De igual forma, queda mitigado, aunque no totalmente resuelto, el problema del riesgo de rotura del terreno provocado por las posibles p�rdidas s�bitas de aire. En este caso, la extracci�n del escombro se realiza hasta la presi�n atmosf�rica por medio de un tornillo sinf�n, que en ocasiones puede descargar en una v�lvula esf�rica rotativa. La manejabilidad del producto, para su evacuaci�n final hasta el vertedero por procedimientos convencionales, se consigue cuando inicialmente existen dificultades, con la adici�n de espumas o pol�meros en cantidad adecuada para formar una especie de gel viscoso que resulte manejable. En realidad, en la pr�ctica, la presurizaci�n de la c�mara frontal del escudo con aire comprimido ha quedado reducida a situaciones de emergencia en escudos de bentonita o de presi�n de tierras (EPB), para, mediante una esclusa incorporada en la cabeza de la m�quina, poder pasar al frente a cambiar picas, realizar reparaciones o solucionar alguna situaci�n inesperada. 3.4.3. �� (�� )

Los hidroescudos o escudos de bentonita utilizan la propiedad tixotr�pica de los lodos benton�ticos para conseguir la estabilizaci�n del frente del t�nel. Son m�quinas adecuadas para trabajar en terrenos dif�ciles, constituidos principalmente por arenas y gravas u otros materiales blandos y fracturados bajo presi�n de agua, en los que la inyecci�n de lodos, adem�s de contribuir a la estabilidad del terreno, ayuda al transporte mediante bombeo de los productos de excavaci�n, Fig. 37. Su campo de aplicaci�n �ptimo se relaciona con granulometr�as comprendidas entre 0.1 y 60 mm, que conjuguen una eficaz recuperaci�n de la bentonita con la facilidad del transporte hidr�ulico.

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Fig. 37. Esque Esquemma de un escudo de benton bentonita (frente presurizado) (Fern�ndez, 1997) En efecto, la separaci�n de la bentonita, Fig. 38, perfectamente conseguida en las modernas plantas de tratamiento, se encarece much�simo cuando los materiales finos, que pasan por el tamiz 200 (0.074 mm) superan cifras en el entorno del 20%. Con el 30%, aunque se trate �nicamente de arenas finas, la soluci�n es en general econ�micamente inaceptable. Si, adem�s, hay partes apreciables de limos o arcillas, la separaci�n es t�cnicamente imposible, teni�ndose que recurrir a perder bentonita con las consecuencias econ�micas y de contaminaci�n que invalidan totalmente el sistema.

Fig. 38. Esque Esquemma de una planta de separaci�n de bentonita �� 33

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Unidad 4 � Excavaci�n de T�neles con Maquinas Integrales: Topos y Escudos Por otra parte, un exceso de tama�os superiores a los citados, as� como la presencia en el terreno de bolos puede encarecer notablemente el transporte, aunque el problema t�cnicamente se soluciona incorporando una trituradora a la cabeza de la m�quina. 3.4.4. E��

En este tipo de escudos, llamados E.P.B. (�Earth Pressure Balance� ) se abarcan pr�cticamente la totalidad de los terrenos que pueden presentar inestabilidades. La idea de estas m�quinas, cuyo esquema puede verse en la Fig. 39, viene en parte de los hidroescudos y en parte de los escudos de rueda presurizados con aire comprimido.

Fig. 39. Esque Esquemma de un escudo tipo E.P.B. (Fern�ndez, 1997) Del primero toma el principio del sostenimiento del frente mediante un equilibrio de la presi�n del terreno m�s el agua con la presi�n que se mantiene en la c�mara de la cabeza del escudo, y del segundo el principio de evacuar el escombro en un estado pr�ximo al s�lido mediante un tornillo sinf�n en la fase de paso a la presi�n atmosf�rica y por medios convencionales (cintas, vagones, etc) en la fase final (ver Fig. 40).

Fig. 40. Esque Esquemma de presiones ejercidas por el escudo sobre el fren frentete (Cortes�a Herrenknecht AG) �� 34

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Unidad 4 � Excavaci�n de T�neles con Maquinas Integrales: Topos y Escudos En efecto, el escombro desplazado por el cabezal de corte pasa a una c�mara situada tras �l, y se va comprimiendo a medida que �sta se va llenando. Un transportador de tornillo procede a desalojar el material excavado, siempre de forma controlada para mantener la presi�n en la c�mara que previamente se ha prefijado. En la mayor�a de los terrenos en los que se utilizan estos tipos de m�quinas, y sobre todo en aquellos arenosos o con gravas que presentan una plasticidad muy baja o nula, es necesario disponer de una mezcla pl�stica y viscosa que satisfaga ciertos requerimientos de impermeabilidad y transmisi�n controlada de la presi�n en toda la secci�n del t�nel, a la vez que los productos excavados puedan ser manejados a trav�s del tornillo de desescombro.

Fig. 41. Vista general de un escudo tipo E.P.B. E.P.B. (Cortes�a Herrenknecht AG) Esto se consigue mediante la inyecci�n en la cabeza de la m�quina, a trav�s de unas aberturas especiales, de una serie de productos que, en forma de pol�meros o espumas, se mezclan con el terreno y el agua que contiene mejorando la plasticidad del terreno que se introduce en la c�mara de la cabeza, colaborando eficazmente en la estabilidad del frente. Adicionalmente, estos aditivos, en caso necesario, pueden igualmente inyectarse en la c�mara del escudo e incluso en el tornillo sinf�n. Para controlar el sistema de equilibrio por presi�n de tierras es necesario el control del volumen de escombro desalojado en el tornillo estableciendo un equilibrio con el excavado, lo que se consigue controlando y manteniendo constante la velocidad del tornillo sinf�n en relaci�n con la presi�n de tierras dentro de la c�mara. La presi�n de tierras se establece inicialmente en funci�n del tipo de terreno y de la carga de agua correspondiente y se va ajustando de forma constante en funci�n de mediciones continuas de subsidencias antes y despu�s de la excavaci�n. La m�quina dispone de detectores de presi�n en la cabeza, c�mara y tornillo cuyas lecturas recogidas y procesadas en un ordenador permiten el control de la estabilidad del frente. Hoy en d�a, el sistema depresi�n balanceada de tierras se corresponde con la tecnolog�a predominante en todo el mundo para la excavaci�n de t�neles en suelos bajo nivel fre�tico. �� 35

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Unidad 4 � Excavaci�n de T�neles con Maquinas Integrales: Topos y Escudos 3.4. ��

El sistema de guiado de un escudo se compone de una diana para analizar la posici�n en la misma de un rayo l�ser, complementado con un distanci�metro y un inclin�metro que permita fijar la posici�n y el giro de la m�quina. Estas se�ales se procesan con ordenador para determinar la posici�n y tendencia de la m�quina, basando su comparaci�n a trav�s de un programa con la posici�n real y la te�rica prevista en cada anillo del revestimiento. Este programa da las desviaciones en una pantalla con n�meros gu�a, de forma tal que permiten al operador corregir la alineaci�n, posibilit�ndole el c�lculo del nuevo trazado que debe realizar para regresar a la alineaci�n primitiva. La correcci�n de las desviaciones, as� como el trazado de las alineaciones curvas previstas, se consigue variando el flujo de aceite en los cilindros de empuje. 3.5. ��

De la misma manera que en los topos, las principales limitaciones en la mayor�a de los casos se centran en la geometr�a del t�nel, secci�n circular, longitud m�nima del t�nel y pendiente adecuada al transporte sobre v�a. Los radios de curvatura m�nimos se encuentran entorno a los 200 m. 3.6. ��

Como en el caso de los topos, los rendimientos suelen ser muy elevados, aunque sean muy variables en funci�n del tipo de dovela a colocar y del tipo de escudo a que se refiera (abierto, EPB, etc). Puesto que la colocaci�n del revestimiento de dovelas es ineludible, el coeficiente de utilizaci�n de estas m�quinas contempla en su conjunto la excavaci�n y el revestimiento y, por tanto, con frecuencia es superior al 75%. 4. D�B�E� E�C�D�� 4.1. D��

Es una m�quina concebida bas�ndose en un escudo telesc�pico articulado en dos piezas, que adem�s de proporcionar un sostenimiento continuo del terreno durante el avance del t�nel, de forma similar a como trabaja un escudo, permite en aquellos casos en que el terreno puede resistir la presi�n de unos grippers , simultanear las fases de excavaci�n y sostenimiento, con lo que se puede conseguir rendimientos muy elevados. Son m�quinas que pueden trabajar en terrenos de muy diferente naturaleza y que presentan caracter�sticas conjuntas de los topos y los escudos. Sus componentes principales son los siguientes: cabeza de corte, el escudo delantero, el escudo trasero y el sistema principal de empuje. 4.1.1. C��

Su dise�o viene impuesto por las condiciones geol�gicas de los terrenos que se pretende excavar, siendo m�s o menos cerrada en funci�n de la calidad del mismo. La Fig. 15 muestra una vista general de una m�quina de estas caracter�sticas. Normalmente son cabezas mixtas que incorporan cortadores de disco y picas simult�neamente. �� 36

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Unidad 4 � Excavaci�n de T�neles con Maquinas Integrales: Topos y Escudos Los cortadores de g�libo, si es necesario, pueden aumentar el di�metro de la excavaci�n en el entorno de los 10 cm, lo que es muy �til en el caso de terrenos expansivos, m�xime teniendo en cuenta que al ser m�quinas con doble escudo, su longitud es elevada en comparaci�n con las m�quinas convencionales (ver Fig. 16). La cabeza est� igualmente equipada con los cangilones que aseguran el transporte del material excavado hasta las cintas de extracci�n. El accionamiento de la cabeza puede ser electrohidr�ulico con velocidad variable y reversible o bien el�ctrico, pero con regulaci�n de velocidad por variaci�n de la frecuencia. La reversibilidad de la cabeza a velocidades bajas ayuda a liberarla en terrenos heterog�neos o con bolos, aunque l�gicamente la extracci�n de escombro s�lo puede realizarse en una �nica direcci�n. 4.1.2. E��

Adem�s de servir como estructura soporte de la cabeza de corte, contiene el rodamiento principal, la corona de accionamiento y los sellos interno y externo. En cada uno de los dos cuadrantes superiores incorpora las zapatas estabilizadoras que aseguran la m�quina durante el ciclo de perforaci�n e incrementan la fuerza de anclaje durante la maniobra de avanzar los grippers principales. 4.1.3. E��

Tambi�n llamado escudo de anclaje, es el que incorpora las zapatas de los grippers operables a trav�s de ventanas. Su extremo delantero se proyecta hacia delante dentro de una carcasa sujeta al escudo delantero, permitiendo una acci�n telesc�pica que proporcionan un sostenimiento continuo del terreno. La parte posterior de este escudo incorpora en su interior al erector de dovelas y a los cilindros auxiliares de empuje, similares a los de un escudo normal. 4.1.4. ��

Est� constituido por una serie de cilindros dispuestos alrededor de la zona telesc�pica y anclados entre la parte trasera del escudo delantero y a la parte delantera del escudo de anclaje. Esta disposici�n proporciona el empuje durante la perforaci�n , as� como el control en la direcci�n de la m�quina. La compensaci�n del par en este tipo de m�quinas se puede conseguir bien disponiendo los citados cilindros en forma de celos�a de modo que cada pareja proporciona una componente contraria a la fuerza rotacional o bien mediante dos cilindros adicionales que, anclados entre los escudos delantero y trasero, pueden generar un par de torsi�n. 4.2. ��

En terrenos que permiten a la m�quina fijarse con la ayuda de los grippers (sistema topo), la m�quina avanza mediante el empuje de los cilindros principales. En este caso, la m�quina puede avanzar incluso prescindiendo del revestimiento de dovelas, ya que el avance de la misma se consigue reaccionando sobre las zapatas de los grippers . Sin embargo, si se monta el revestimiento prefabricado, su colocaci�n se puede simultanear con la fase de excavaci�n y el cambio de anclaje se hace mediante la retracci�n de los cilindros auxiliares. �� 37

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Unidad 4 � Excavaci�n de T�neles con Maquinas Integrales: Topos y Escudos En el caso de terrenos inconsistentes, incapaces de absorber la reacci�n al empuje con los grippers , el avance se realiza mediante el empuje de los cilindros auxiliares que reaccionan contra el obligado revestimiento prefabricado del t�nel (sistema Escudo).

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Unidad 4 - Excavación de Túneles Con Maquinas Integrales - Topos y Escudos

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