Aspectos tecnológicos de túneles construidos con tuneladora y dovelas prefabricadas de hormigón

El número de túneles construidos con tuneladora tipo TBM ha aumentado considerablemente en las últimas décadas en consecuencia de los avances tecnológicos observados en estas máquinas y en el propio proceso constructivo. Debido a ello, actualmente es posible realizar la excavación y el montaje del túnel con elevada productividad, atendiendo a los estándares de seguridad incluso bajo las condiciones de trabajo más desfavorables y a elevada profundidad. A pesar del escenario aparentemente positivo, la rápida incorporación de los avances tecnológicos a la práctica también tiene su precio, especialmente cuando la base teórico-científica que describe el proceso constructivo no se desarrolla con la misma velocidad. Frente a la falta de conceptos suficientemente sólidos, las empresas encargadas de la construcción fundamentan buena parte de sus decisiones en los resultados de experiencias previas. Como las condiciones de contorno varían de una obra a otra, es difícil prever con antelación los tipos y la intensidad de los problemas que serán encontrados en el transcurso de la misma. En definitiva, ello conduce a la reducción de la velocidad de avance de la tuneladora y al aumento de los tiempos de parada de modo que se compromete la eficiencia del proceso constructivo. El elevado interés por parte de los técnicos en comprender mejor el comportamiento del túnel ha planteado la posibilidad de realizar experimentos in situ o con testigos y materiales extraídos de obras reales. Teniendo en cuenta que estas oportunidades de caracterización son una valiosa fuente de información que no debe ser desaprovechada, se propone una tesis doctoral más bien generalista que abarca una serie de temas dentro del ámbito de la construcción de túneles con dovelas prefabricados de hormigón. Estos temas son: optimización en el proceso de fabricación de las dovelas, comportamiento del mortero de relleno, comportamiento de las juntas entre dovelas y la relación entre las tolerancias y los daños estructurales apreciados durante la fase de construcción. En el primer tema se propone la sustitución del hormigones convencionales generalmente usados en la fabricación de las dovelas por hormigones autocompactantes (HAC). Las posibles consecuencias de esta sustitución se evalúan a través de pruebas realizadas en una industria de prefabricados donde se producen dovelas con HAC con y sin fibras de acuerdo con la misma secuencia usada para un hormigón convencional. Las observaciones realizadas durante las pruebas permiten valorar los principales beneficios y la compatibilidad entre los HAC dosificados, los equipos y los procedimientos empleados. Finalmente se presentan las conclusiones sobre el uso de dichos hormigones para la fabricación de dovelas y se proponen pequeñas alteraciones al proceso productivo para potenciar su uso. En el segundo tema se propone una guía de diseño además de algunas recomendaciones para la dosificación de los morteros de relleno. Esta propuesta se basa en los resultados de la caracterización de dosificaciones empleadas en 4 túneles. Dado que el presente estudio enfoca principalmente el comportamiento a tempranas edades, se realizan algunos ensayos convencionales en estado fresco además del ensayo con el reómetro. Este último permite medir las propiedades reológicas, con lo que se evalúan de manera simplificada la bombeabilidad y la capacidad de rellenar el hueco anular. Asimismo se estudian algunas relaciones sencillas para estimar indirectamente la reología del mortero. El tercer tema se centra en el estudio sobre el comportamiento de los packers. En base al estado de conocimiento, se proponen dos nuevos ensayos para la caracterización de este material frente a las solicitaciones encontradas en la práctica. Ambos ensayos son empleados en campañas experimentales con packers usados en 6 obras reales. Los resultados obtenidos permiten, por un lado, comparar el desempeño de los diferentes tipos de packers y, por otro lado, sirven de partida para el desarrollo de modelos teóricos que explican su comportamiento y el de la junta. El cuarto y último tema trata de la relación entre las tolerancias, las deficiencias de contacto y los daños estructurales. En este ámbito, se propone un método para evaluar los diferentes tipos de tolerancia en función del nivel y frecuencia del daño estructural bajo las cargas de construcción y servicio. Aparte, se derivan recomendaciones para la máxima tolerancia admisible en vías de mantener la incidencia y la intensidad de los daños estructurales dentro de un rango aceptable