PARAGUAS DE MICROPILOTES PARA EL PRESOSTENIMIENTO EN LA EJECUCIÓN DE TÚNELES
GENERALIDADES
La ejecución de túneles en suelos y rocas fisuradas requiere el empleo de sistemas de presostenimiento que permitan asegurar la estabilidad del macizo mientras se produce la perforación en zonas críticas, como la emboquilladura o zonas de materiales blandos o fracturados, evitando desprendimientos.
Uno de los principales sistemas a tal efecto son los denominados “paraguas de micropilotes” que consisten en la yuxtaposición de micropilotes en la parte superior de la futura perforación hasta obtener superficies troncocónicas de eje prácticamente paralelo al del túnel, que una vez ejecutado y en combinación con la colocación de cerchas para apuntalamiento según se produce el avance y una posterior terminación con revestimiento de hormigón gunitado, permitirán ejecutar la perforación sin desprendimientos:
En este post esbozaremos el proceso de predimensionamiento de estos sistemas que hemos usado en RRG INGENIEROS y que se basa en el epígrafe 3.10.2. Paraguas de sostenimiento en túneles de la Guía para el proyecto y la ejecución de micropilotes en obras de carretera (GPEMOC).
MODELO ESTRUCTURAL PARA EL CÁLCULO DE LOS MICROPILOTES
El modelo estructural que sugiere la GPEMOC para cada micropilote y observando la siguiente figura es la de una viga contínua apoyada por un lado en las cerchas de sostenimiento y empotrada por otro lado en el macizo a perforar:
Bajo estas condiciones el vano crítico de esta viga será el correspondiente al frente de excavación que trabajará parcialmente empotrado en sus extremos y para el que asumiremos una longitud de cálculo:
Ld = La + Lf + 1,2 + Le
donde:
Ld: Longitud de cálculo de cada micropilote, considerado como viga.
La: Longitud del avance de excavación, que se corresponderá, en general, con la se- paración entre las cerchas de sostenimiento del túnel, en su caso.
Le: Longitud elástica del micropilote considerándolo empotrado en el terreno. Puede calcularse mediante la siguiente expresión:
Le=(3Ep x Ip/E)^0.25
donde:
E: Módulo de elasticidad del terreno
EpIp: Rigidez a flexión del micropilote
En cuanto a la carga de terreno que gravita sobre cada micropilote puede determinarse, a modo de primera aproximación, mediante la siguiente expresión:
q = dap x h x S
donde:
q: Carga de terreno en la zona de influencia de cada micropilote.
dap: Peso específico aparente del terreno.
h: Altura del terreno que se considera que gravita a efectos de cálculo sobre el sostenimiento a corto plazo
S: Separación entre ejes de micropilotes contiguos, en planta.
En el caso de empleo del paraguas como presostenimiento al avance en el interior de un túnel, puede considerarse de forma aproximada que varía entre la mitad y el diámetro del túnel DT:
0,5 DT <h< DT
ESFUERZOS DE CÁLCULO SOBRE EL MICROPILOTE Y DIMENSIONAMIENTO
Como podemos deducir por el modelo de viga adoptado, para este cálculo, resulta habitual la consideración de una situación intermedia entre la viga biarticulada y la biempotrada, por lo siendo qd la carga del terreno mayorada, los esfuerzos de cálculo se pueden estimar, de forma aproximada:
Med=(qd x Ld^2)/10 (Momento flector)
Ved=qd x Ld/2 (Esfuerzo cortante)
Los valores así obtenidos deberán compararse con las correspondientes resistencias estructurales del micropilote calculadas según las indicaciones del epígrafe 3.6.3. de la GPEMOC.
OTRAS COMPROBACIONES
Aparte del cálculo frente a rotura de los micropilotes debe hacerse un cálculo de las cerchas de apuntalamiento, las cuales se modelizarán como arcos generalmente compuestos por perfiles laminados HEA O HEB sometidos una carga equivalente a la del sostenimiento, o bien serán calculadas por el Fabricante de las mismas para el caso de cerchas prefabricadas.
Otro aspecto importante a considerar es la estimación de las deformaciones y fenómenos de sudsidiencia esperables en el terreno sobre el túnel e inmediaciones a fin de determinar si serán compatibles con la posible presencia de edificación u otras obras colindantes.
CONCLUSIONES
Si bien como hemos visto el dimensionamiento de este tipo de presostenimiento recurre a un modelo estructural y geotécnico relativamente sencillo, si bien debemos ser muy cuidadosos con la selección de parámetros en su aplicación y complementar el estudio con otros métodos de verificación.
En RRG INGENIEROS seguimos este proceso para el estudio de este tipo de sostenimiento. Si desea que le asesoremos al respecto le invitamos a contactar con nosotros a través de:
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