Topografia en túneles I

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TOPOGRAFÍA APLICADA

“Topografía aplicada a la excavación de túneles” (1ª parte) El proyecto “Topografía Aplicada a la Excavación de Túneles”, de Patricia Ortega González, alumna de Ingeniería Técnica de Obras Públicas, ha sido el ganador del Primer Premio Bosch 2004-2005, en la categoría de Topografía en Obra. Esta empresa, en colaboración con la Universidad de Cantabria, ha instaurado estos premios para dar a conocer los mejores trabajos de topografía y maquinaria de construcción realizados por los estudiantes de los dos últimos cursos de Ingeniero de Caminos y último curso de Ingeniero Técnico de Obras Públicas. Hemos considerado de interés publicar un artículo que resume este excelente trabajo. Patricia Ortega González, Ingeniero Técnico de Obras Públicas

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esde muy antiguo el hombre ha contemplado la construcción de túneles como la alternativa a la necesidad, cada vez mayor, de comunicarse con el mundo que le rodea. Los ejemplos más antiguos de túneles construidos por el hombre se remontan a la civilización egipcia, que construyeron galerías subterráneas excavadas en roca para acceder a las tumbas de sus faraones. Posteriormente los romanos vieron en este tipo de obras la salida al problema de las conducciones de agua y alcantarillado, siendo los pioneros en la construcción de obras de saneamiento.

 Avanzando en el tiempo, llegamos a la Edad Media, en donde tan t an solo se construyeron túneles como vías de salida de emergencia de salida en castillos fortificados, o en los accesos a criptas de monasterios. Fue en tiempos del Imperio Napoleónico cuando se empezaron a construir algunos túneles en vías de comunicación, principalmente en la zona de los Alpes, pero en cualquier caso, de dimensiones reducidas.

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El verdadero detonante de la construcción de túneles, fue el ferrocarril, cuya aparición en el primer  tercio del siglo XIX, obligó a los ingenieros de entonces al proyecto  y ejecución de túneles para poder  salvar los obstáculos naturales.  Actualmente,  Actualmente, tanto la construcción de los ferrocarriles de “Alta Velocidad” como las condiciones

específicas de las autopistas y  otros tipos de obras, exigen la construcción de túneles a lo largo de su trazado.

CARACTERÍSTICAS DEL PROYECTO DE UN TÚNEL El proyecto de un túnel es similar al de cualquier obra a cielo abierto, con las variaciones correspondientes al tipo de sección elegida. Una vez elegidos los puntos entre

los cuales ha de construirse un túnel, el diseño de su planta, perfil longitudinal y sección tipo estará en función de:

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• PLANTA: la conformación de la planta dependerá de las alineaciones de entrada y salida así como del estudio geotectónico de la zona que atraviese. La planta será como la de cualquier obra, en recta o en curva, con curvas circulares o clotoides, cumpliendo con las especificaciones generales de un proyecto. • PERFIL LONGITUDINAL: la rasante será función de los parámetros definitorios del tipo de obra, ya sea la velocidad específica de un vial o ferrocarril, la pendiente máxima de un canal, así como también influirán en su diseño las condiciones de drenaje.

INSTRUMENTACIÓN ESPECÍFICA DEL REPLANTEO SISTEMAS DE ILUMINACIÓN • DE LOS INSTRUMENTOS   Todos los instrumentos utilizados en la topografía subterránea tienen previsto el problema de iluminación de sus elementos de lectura a causa de las nulas o deficientes condiciones de iluminación de una galería subterránea, y por ello van provistos de sistemas de iluminación adaptables a los mismos a fin de contrarrestar este problema

puede en muchos casos efectuarse sobre puntos situados sobre el eje en rasante de excavación, bien sea debido a la estrechez de las galerías, o a la imposibilidad de estacionar en un eje cubierto por  una vía sobre la que circulan vagonetas o sobre el que se mueven palas cargadoras u otro tipo de maquinaria para la saca del escombro. De esta manera habrá que señalar los puntos y estacionar de forma atípica, ya sea sobre viguetas adosadas a los hastiales de la excavación, sobre barras elevadas o colgando de la bóveda.  TEODOLITO GIROSCÓPICO

• DE LAS GALERÍAS • SECCIÓN: inevitablemente dependerá del estudio geológico del terreno en su aspecto constructivo  y de las características de la obra en cuestión, variable según sea una carretera, un ferrocarril, un canal u otras. PLANOS DE PROYECTO DEL REPLANTEO DE UN TÚNEL Las clases de planos que definen el proyecto de la construcción de un túnel, desde el punto de vista topográfico son básicamente la planta general sobre el topógrafo base, el perfil longitudinal y las secciones transversales.

Para poder trabajar dentro de una galería subterránea no siempre será suficiente la iluminación instalada en la misma, ya que ésta generalmente es deficiente y no adecuada para realizar las observaciones. Es necesario disponer  de focos o sistemas reiluminación fijos o móviles que iluminen las señales de puntería. En muchas ocasiones es factible resolver este problema por medio de linternas portátiles cuyos haces de luz dirigidos al punto a observar o replantear, permiten efectuar las observación con total nitidez.  TEODOLITO DE MINA

• PLANTA GENERAL SOBRE EL    TOPÓGRAFO BASE El proyecto de la planta general de un túnel se efectúa como cualquier otro tipo de obra de ingeniería, ya sea su diseño en recta, en curva o por combinación de ambos tipos de alineaciones. • PERFIL LONGITUDINAL  El proyecto de la rasante de un túnel habrá de relacionarse con el perfil por montera, es decir, con el longitudinal del terreno a lo largo de todo su trazado.

Se pueden conseguir en el mercado una serie de goniómetros o teodolitos de mina específicamente diseñados para trabajar dentro de galerías subterráneas, cuyo uso queda restringido a tareas de topografía minera, ya que todas las tareas de observación y replanteo en un túnel pueden ser efectuadas con instrumental de tipo convencional, adecuadamente estacionado e iluminado. El problema que se presenta al observar dentro de una galería subterránea consiste en el estacionamiento del instrumental, que no

El problema más complicado que se presenta a la hora de trabajar  dentro de una galería subterránea es el de la orientación de los trabajos con relación a un sistema de referencia, ya que habrá de transmitirse la orientación desde el exterior a cielo abierto al fondo de un pozo o a una galería. Con independencia de los métodos o sistemas de transmisión de esta orientación con instrumental convencional, se tiene la posibilidad de utilizar el denominado “Teodolito Giroscópico” o “Inercial” que permite de forma directa y puntual la determinación de la dirección del Note Geográfico con un grado de precisión suficiente para la mayoría de los trabajos. El principio físico del giróscopo es simple, pero conviene hacer una aclaración. Si se relaciona de forma solidaria un giróscopo suspendido de un hilo vertical situado dentro de una carcasa, con un teodolito, a ser posible de 1cc de apreciación, por medio de los tornillos de coincidencia de éste, siempre se podrá mover la posición del eje de giro del giróscopo, hasta que éste coincida con el centro de una escala de medición, aunque esto no será exactamente posible debido al movimiento de

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precisión del eje de giróscopo. No obstante, en la escala sí se podrán observar las desviaciones o elongaciones del eje de giro del giróscopo con respecto al norte verdadero o Norte Geográfico.   Aunque el teodolito esté en un principio desorientado, siempre es posible por tanteo, seguir la marca del norte del giróscopo, por lo que es conveniente efectuar una orientación aproximada previa de la dirección del norte. La precisión en la determinación del Norte Geográfico está en función de la velocidad de rotación del giróscopo, y suele llegar a ser de 60cc en los modernos modelos, específicamente topográficos, pues puede ser mayor en los modelos computarizados de laboratorio, o en los utilizados en naves espaciales. Por otra parte, el índice de repetibilidad de las observaciones realizadas con un giróscopo, acoplado a un teodolito de 1cc, puede llegar a ser del orden de 6cc, lo que lo convierte en un excelente medio para la transferencia indirecta de orientaciones, con independencia del acimut de ésta. ESTACIONAMIENTOS ESPECIALES Por las mismas razones que obligaban a la utilización de los teodolitos de mina estacionables de forma atípica, es necesario en ocasiones efectuar el estacionamiento del instrumental sobre aparejos diversos que permiten, no sólo situar el aparato de forma atípica, sino también y en su caso, posicionarlo con unas determinadas coordenadas espaciales. Para ello existen en el mercado una serie de aparejos tales como consolas y  plataformas de ajuste, mesas de centraje y regletas de centraje o ajuste. EMISORES “LÁSER” Cuando la excavación se realiza por  medio de un escudo de perforación

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continua, que se denomina “topo”, surge el problema del direccionamiento de dicha maquinaria para que su frente de perforación describa en el espacio la trayectoria de proyecto, tanto en planta como en alzado. Para poder efectuar tal direccionamiento es para lo que se emplean los emisores láser. La palabra “láser” responde a las siglas “Light Amplifier by Stimulated Emision of Radiation”, que traducido al castellano sería “Amplificación de luz por emisión estimulada de radiación”. Podría definirse como una emisión de intensos rayos de luz monocromática y coherente que se comporta como la luz normal y  es por lo tanto afectado por las condiciones atmosféricas siendo estas alteraciones mínimas cuando se trabaja a distancias inferiores a los 400 m., tope máximo aconsejable en sus aplicaciones como rayo visible con luz diurna, siendo esta distancia ampliable en la oscuridad. Dentro de las variaciones que cada modelo comercial, de distintas casas constructoras, pueda presentar, en general consiste en un tubo o carcasa con una cabeza que a través de unas pequeñas ventanas u orificios circulares emite el haz de luz. En otras ocasiones dispone de un cordón tubular metalizado y flexible que transmite el rayo producido por el sistema a un determinado punto emisor para hacerlo coincidir con el eje de colimación de un taquímetro o un nivel, materializando dicho eje de forma visible y prolongándolo a través del espacio.

La carcasa emisora posee generalmente un sistema de niveles tubulares o esféricos así como de clinómetros adosados, los cuales permiten colocar vertical u horizontalmente el eje o situarlo con una determinada pendiente. En otras ocasiones la verticalidad se consigue por medio de perpendículos de gravedad. La cabeza del instrumento puede tener acoplado un pequeño motor eléctrico que proporciona un movimiento rotatorio a la misma con velocidad regulable, lo que permite al rayo emitido por la ventana emisora describir un plano horizontal o con una determinada inclinación o pendiente. El haz de luz monocromática emitido suele se de color rojo, lo que permite su visualización en el espacio, y supone en la práctica una materialización del mismo, al poder ser interceptado en cualquier punto de su tra  yectoria por medio de una pantalla, placa de puntería o sensores fotoeléctricos especiales.

Especial mención debe hacerse al hecho de que no sólo se puede utilizar un emisor de láser de forma aislada sino también acoplarlo a otro instrumento topográfico, taquímetros y  niveles principalmente. Esto se consigue por medio de oculares   y retículos especiales que obligan a una exacta coincidencia entre el eje de colimación del instrumento y el eje del rayo, convirtiendo la visual e n un rayo materializado y proyectable. De Las ventanas emisoras se sitúan en esta forma se consiguen precilos laterales de la carcasa o tubo siones en la determinación del pudiendo ser dobles o cuádruples, rayo, iguales a las del instrudeterminando unos ejes ortogona- mento al que ha sido acoplado, les cuyo plano es normal al eje lon- consiguiendo así crear en el gitudinal del tubo, en cuyo extremo lugar visado, pantalla, pared, superior también puede disponer  roca, etc., una zona casi punde ventana emisora. tual, luminosa y tonalizada.

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PLOMADAS “CENIT-NADIR” Para efectuar la transferencia de puntos a lo largo de una visual vertical cenit-nadir, tarea por otra parte bastante normal en el replanteo de plantas de edificios, de pozos y de galerías subterráneas, se tienen varias opciones a la hora de elegir el instrumental.

miento, pero harto insuficiente para mayores distancias, según el caso. Además no permite visuales cenitales.

Generalmente los oculares acodados a un taquímetro de apreciación angular 1cc pueden proporcionar precisiones de la visual del tipo 1/50.000 ó 1/85.000, aunque siempre estarán en función del instrumento empleado. La precisión de una puntería vertical depende del instrumento utilizado, llegando a ser incluso de 1/70.000.

Existen en el mercado los denominados visores cenitales de anteojo, los cuales permiten a un taquímetro efectuar transferencia de puntos cenitales, pero teniendo en cuenta que su precisión no supera el valor  de 1/5.000, siendo por lo tanto adeMIRAS ESPECIALES PLOMADAS DE GRAVEDAD cuado para su utilización a distan“INDUSTRIALES” (MECÁNICAS) cias muy cortas ya que, a partir de 5 El más grave problema que pre- m., el error supera al mm., y ello   Al efectuar nivelaciones en una senta la plomada convencional de siempre y cuando no exista desco- galería subterránea, debido a las gravedad es la oscilación pendular  rrección, lo que es muy normal en conocidas causas de trabajar en de la misma, tanto mayor cuanto este tipo de plomadas ópticas. espacios angostos de poco gálibo, mayor sea la longitud del hilo, Lógicamente se supone al lector  puede ser necesaria la utilización cuerda o cable de suspensión. La conocedor de este tipo de error y la de este tipo de miras del tipo invar. Cuando las características del traúnica forma de paliar en parte el forma de verificarlo. bajo así lo requieran y que siendo problema consiste en aumentar el Las precisiones de este tipo de plo- de menor longitud de las convenpeso y amortiguar oscilaciones. madas ópticas varía desde cionales, van provistas de regatoPara amortiguar las oscilaciones, 1/10.000 hasta las más precisas nes para su estacionamiento sobre se sigue utilizando el viejo sistema que pueden llegar a garantizar  diferentes tipos de señales. de introducir la plomada en una 1/200.000. En cualquier caso, son PERFILÓMETROS cubeta con aceite mineral. Sin los instrumentos más adecuados embargo, cualquier corriente de para esta clase de trabajos, tales aire por suave que ésta sea va a como la excavación y traslado de Se designan con este nombre a una serie de instrumentos espedar lugar a nuevas oscilaciones o orientación al fondo de un pozo. cialmente diseñados para la obtenvibraciones del hilo de suspensión ción de los perfiles transversales OCULARES ACODADOS por delgado que éste sea. en una galería de túnel, ya sea ésta Para trabajos de baja o media pre-  A lo largo de las tareas de replanteo revestida o escavada en roca. cisión sigue siendo el método más de un túnel, en muchas ocasiones, debido a la angostura de la galería o Este tipo de instrumental, por si barato y utilizado. las características del estaciona- mismo o combinado con aparatos miento que no permite las observa- convencionales, permiten efectuar  PLOMADAS ÓPTICAS ciones para una posición normal del rápidos y precisos levantamientos Cuando la operación de transfe- operador, es necesaria la utilización de las secciones transversales de rencia hacia el cenit o hacia el de oculares acodados a fin de poder  excavación, a fin de comprobar  nadir, esto es hacia arriba o hacia efectuar lecturas cenitales cercanas ésta o de evaluar el volumen de tierras excavado. abajo, requiere de alta o muy alta a la vertical. precisión, se está en la obligación INSTRUMENTACIÓN ESPECIAL de utilizar medios más exactos Estos oculares acodados, no sólo PARA EL CONTROL DE permiten el tipo de lecturas anteque el anteriormente reseñado. DEFORMACIONES riormente comentadas, sino tamConviene aclarar que la plomada bién utilizar el taquímetro como óptica de que está dotado un plomada cenit-nadir. La precisión  A fin de poder determinar con un taquímetro standard para su pues- de estas visuales cenitales estará alto grado de fiabilidad las posita en estación sobre trípode no en función de la sensibilidad del bles deformaciones que se pueden tiene una precisión superior a nivel con el que esté dotado el ins- producir en una galería de túnel, 1/5.000, que es suficiente para las trumento, o su sistema de auto- es necesario disponer de instrumentación específica que permita alturas normales de estaciona- matismo vertical.

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determinar de forma precisa y  segura estas deformaciones. Para ello es necesaria la utilización de una instrumentación específica que permita medir distancias o variaciones de distancia entre puntos de control. Con una precisión tal que no de lugar a dudas respecto a saber si esas diferencias de valores, posibles deformaciones, son tales, o simplemente son consecuencia de los lógicos errores de observación. Esta instrumentación para medida de distancias o diferencias de distancias se basa en los hilos invar. Los hilos invar convencionales, utilizados desde antiguo para la medida de distancias, fueron en su día el más preciso sistema de medición. Actualmente son utilizados en dispositivos que, con diferentes formas de diseño y presentación comercial, permiten precisiones del tipo ± 0,01 ó 0,02 mm SEÑALIZACIÓN DE PUNTOS Uno de los problemas que se presentan a la hora de replantear un túnel es el de la materialización y  señalización de los puntos de

apoyo, de los puntos concretos de obra, de las referencias de éstos y  de los posibles puntos de control. En trabajos de cierta entidad es necesaria la implantación de hitos armados de hormigón con adecuados sistemas de estacionamiento que permitan unas observaciones muy precisas. Cuando las características y longitud de un túnel lo precisen, es normal la utilización de este tipo de hitos para señalizar los puntos de apoyo del replanteo de la red externa a cielo abierto, ya sean estos puntos pertenecientes a una triangulación o a una poligonal de precisión. Por otra parte, cuando se trabaja dentro de la galería, y con independencia de los estacionamientos atípicos o especiales que se hayan utilizado, es necesario señalizar los puntos, sean éstos del tipo que sean, tanto en la bóveda, como en los hastiales o en la rasante de excavación. Para ello es normal la utilización de clavos metálicos incrustados en la roca o en el revestimiento de los hastia-

les, que sirvan como referencias planimétrica o altimétricas y de clavos en rasante que generalmente y debido a problemas de vialidad dentro del túnel, han de ser  protegidos. MATERIAL VARIO DIVERSO   Además de todo el instrumental topográfico convencional de todos conocido y del instrumental específico anteriormente comentado, para poder efectuar los trabajos de proyecto, observación, replanteo, construcción, evaluación de obra y  posible control de deformaciones, es necesario utilizar una amplia gama de material diverso, en muchos casos no estrictamente topográfico, que permita realizar  determinado tipo de tareas. Dentro de este apartado de material diverso, podrían incluirse los siguientes: • TELÉMETROS Un apunte que no debiera pasarse por alto, debido a la gran repercusión que su empleo tendría para los trabajos topográficos actuales, es sin duda que los telémetros ópticos debido a su baja precisión hoy en día están prácticamente en desuso. • REGLAS DE MEDICIÓN EXPEDITA Existen en el mercado reglas digitales de configuración telescópica retráctil de hasta 8 ó 10 m. de longitud que permiten medir con aceptable precisión longitudes entre elementos de obra a fin de controles someros, cierto tipo de levantamientos y obtención de perfiles. • PRISMAS PENTAGONALES El principio del prisma pentagonal, que permite la obtención de visuales perpendiculares, es de amplia

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utilización en el instrumental auxiliar en función de la determinación por este sistema de planos perpendiculares a una cierta visual mediante el giro completo de uno de estos prismas. Este principio, utilizado en la conocida “Escuadra de Agrimensor”, será de aplicación en la transferencia de puntos y direcciones al fondo de pozos.

- Sistemas de iluminación de galería, como pueden ser focos transportables. - Radioteléfonos. - Torno, para el descendimiento de plomadas o cintas metálicas al fondo de pozos. - Maquinaria de obras públicas, tales como martillos perforadores a fin de incrustar clavos y palas cargadoras para acceder a las señales en bóveda.

Cuando se trabaja a distancias muy cortas, menores de la mínima de enfoque que permite un instrumento convencional, por ejemplo, en tareas de montaje o dentro de EL TÚNEL BASE DE galería, es necesario la utilización “SAN GOTARDO”: TECNOLOGÍA de estas lentes que permiten efecPARA EL FUTURO tuar el enfoque a distancias muy  cortas.  Alp Transit Gotthard es el nombre  • MEDIOS AUXILIARES Para poder señalizar, referenciar, observar, acceder a las señales cuando éstas se encuentran en la bóveda, y otra serie de tareas, es necesario utilizar una serie de materiales o herramientas que permitan ejecutar estos trabajos. Así pues y en su caso se pueden relacionar una larga serie dentro de la cual se podrían consignar las siguientes: - Elementos para escritura y marcado por fricción en las señales.

de un ambicioso proyecto ferrovia-  rio que incluye el túnel ferroviario  más largo del mundo, con 57 kiló-  metros, que atravesará los Alpes  suizos por el interior del macizo de  San Gotardo. Los trenes de pasaje-  ros viajarán por él a una velocidad  de hasta 250 km/h., en un tramo  más de la muy exitosa red europea  de Alta Velocidad, ofreciendo una  considerable reducción del tiempo  de viaje.

* PROYECTO Con el fin de integrar Suiza en la

moderna red ferroviaria hay que construir nuevas líneas aptas para los trenes de Alta Velocidad. El túnel de San Gotardo, que costará alrededor de 7.000 millones de francos suizos, constituye la base para el ferrocarril suizo del futuro. Las conexiones en el transporte internacional existentes entre los nodos de Zurich y Milán resultarán considerablemente más rápidas y  ofrecerán una alternativa real al viaje por carretera o avión. Se calcula que cuando el tramo esté acabado circularán por él diariamente entre 200 y  220 trenes de mercancías. El túnel de San Gotardo consta de dos túneles de una vía que transcurren a 40 m. de distancia y que están unidos cada 325 m. por galerías de conexión. La construcción del túnel se ha dividido en cinco secciones, cada una con un punto de acceso propio como son los de Erstfeld (boca Norte), Amsteg, Sedrun, Faido y Bodio (boca Sur). El túnel Base de San Gotardo marcará la pauta en calidad y seguridad gracias a un completo sistema de seguridad. La construcción de dos túneles elimina la posibilidad de choques frontales y los dos pares de túneles de conexión permiten que los trenes pasen de un túnel a otro, lo que es particular-

- Elementos varios de señalización. - Tablas, tablones, listones. - Punteros de acero. - Granetes. - Cinceles. - Macetas, mazos, y clavos de acero. - Yeso, cementos, morteros, hormigones, para el fijado y protección de las señales.

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mente importante durante los trabajos de mantenimiento.

sección y, debido a la enorme presión de la roca, el túnel se está excavando en dos etapas: primero la parte superior, o frente de ataque, y después la parte inferior, o berma. Se necesitan unos 450 kg. de explosivos para cada ronda de perforación y el túnel avanza de 1 a 3 m. cada día. El sistema de medición de túneles utilizado permite medir automáticamente y  replantear los perfiles utilizando taquímetros.

zando un ordenador y luego transfiere esa información al taquímetro por medio de una tarjeta antes del comienzo de los trabajos.

Cada una de las secciones de Sedrun y de Faido incluye una estación multifuncional que ofrece REPLANTEAR DE MANERA SENCILLA en caso de accidente cuatro espacios seguros para los pasajeros y  Obviamente, en el sector de la estaciones de emergencia para los construcción el tiempo es oro y, trenes. Las galerías de conexión por eso, en el Túnel Base de San disponen de pasos para cruzar las Gotardo se trabaja las veinticuatro vías, un sistema de ventilación y  horas del día, en turnos de ocho una salida al exterior que permita horas con cuadrillas de seis trabala rápida evacuación en caso de   jadores cada uno. Cada cuatro accidente. Esos accesos interme- El concepto tras el sistema fue días hay un período de ocho horas dios no sólo permiten integrar los identificar las tareas de produc- que se dedica a las tareas de mandispositivos de seguridad, también ción requeridas por el trabajo y  tenimiento de las máquinas. El hacen posible el trabajo simultá- automatizarlas de modo que un cambio de turno se efectúa en neo de hasta cuatro tuneladoras, técnico no especializado en topo- pocos minutos y en cada cuadrilla con lo que se consigue reducir a la grafía, por ejemplo el capataz del hay uno o dos trabajadores que mitad el tiempo total de la cons- túnel, pudiera realizar el replanteo. han sido entrenados en el manejo trucción, unos nueve años.   Antes, para posicionar con preci- del taquímetro en cuestión, que sión los arcos de apoyo del túnel, son responsables de pasar la inforLa geología y el tipo de rocas de la la cuadrilla tenía que perforar el mación al siguiente turno. El sistezona determinan el método de túnel aproximándose lo más posi- ma utilizado es una gran ayuda construcción del túnel y por eso ble al perfil requerido para ajustar  para el correcto traspaso de la los ingenieros crean diferentes per- en él los arcos. Después los topó- información y la rápida continuafiles para el túnel en función de las grafos comprobaban el trabajo, ción del trabajo puesto que todos rocas que van encontrando. Casi el fijaban los arcos en el frente y  los datos del proyecto ya están dis90 % del Túnel Base de San daban las instrucciones para conti- ponibles en el aparato. Gotardo atraviesa roca apta para nuar los trabajos. Pero si el frente ser excavada utillizando tunelado- no había sido perforado con sufi- El sistema es muy sencillo y a conras. El resto -la sección de Sedrun ciente amplitud respecto al perfil tinuación se describe someramen  y la estación multifuncional de correspondiente, había que retirar  te. La instalación es efectuada por  Faido- han de perforarse con los arcos y seguir con la perfora- el topógrafo y después se puede explosiones controladas. En gran- ción. Si, por el contrario, el perfil entrenar a los operadores de des tramos del túnel las condicio- era demasiado grande, la cantidad manera que sepan cuáles son los nes son sumamente duras, como de hormigón proyectado necesario puntos que deben introducir en el en un tramo de 5 km. de longitud entre los arcos aumentaba consi- programa. Se prepara la informacon más de 2.000 m. en que las derablemente. En ambos casos se ción básica de la sección y de sus temperaturas de la roca pueden incrementaban de modo significa- correspondientes puntos de medisubir hasta los 45 ºC. Esas condi- tivo los costes de la construcción ción. Los trabajadores pueden ciones afectan a los métodos del túnel. entonces utilizar solos el instrumenempleados y a la complejidad de to sin más asistencia del ingeniero. todo el proyecto de construcción. Los taquímetros se montan muy  arriba en las paredes del túnel y se SISTEMA DE MEDICIÓN controlan automáticamente las tareas de medición, por ejemplo DEL TÚNEL alineación, perfil excavado, posiEn las profundidades del túnel de ción de los arcos o grosor del horFaido, se ha combinado una solu- migón proyectado necesario. Cada ción topográfica integrada para el taquímetro lleva incorporado un método de perforación y explo- potente software. El topógrafo presión. Hasta el momento se han para e introduce todos los datos excavado más de 300 m. de esta del proyecto y la geometría utili-

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Una vez instalado el sistema su manejo es efectuado por personal de la obra que no necesita tener  conocimientos específicos de topografía. La principal ventaja de este procedimiento es que no se producen retrasos por no tener  que esperar a que llegue el ingeniero. Además, el trabajo realizado por el personal de la excavación es más preciso y productivo, de manera que se optimiza el proceso  y se ahorran costes. El capataz de la obra del túnel puede hacer tareas de medición rutinarias en modo de producción, entre ellas las de perforación y  explosión, avance convencional, avance del frente, proyección y  apantallado de tubos, láser de alineación y posicionamiento de arcos. El sistema es muy fácil de usar y la gente que trabaja con él está muy  contenta con sus prestaciones. La unidad de control remoto se puede sujetar en la mano, justo delante del cuerpo, pero también se puede comandar por radio.  También hay un lugar seguro para el ordenador, a 1.500 m. de distancia de la obra. CONDICIONES ADVERSAS EN FAIDO   Aunque antes de empezar los trabajos del túnel se habían hecho ensayos geológicos y evaluaciones, el verdadero tipo de las rocas presentes no se conoce hasta que comienzan las obras de excavación. Ese fue el caso de Faido, donde en abril de 2002 se produ  jo un hundimiento parcial de la bóveda de una conexión transversal ocasionando una cavidad de ocho m. de altura.

Lucomagno Descompuesto. Eso obligó a modificar los métodos de trabajo y a reforzar la excavación con arcos de acero deformables y  un denso sistema de anclaje. Las deformaciones requirieron correcciones en el método de construcción del túnel. Se hacen los dibujos y continuamente se están cambiando los perfiles en función de las condiciones de las rocas que se encuentran. Actualmente se preparan las coordenadas del perfil informáticamente, lo cual antes era un problema porque había que realizarlo todo a mano y  requería bastante tiempo. MEDICIÓN DE LOS PERFILES Otro programa integrante del software permite medir y controlar  perfiles, proporcionando una comparación exhaustiva entre el diseño y los datos actuales de medición y del proyecto. Ahora también se puede determinar la posición precisa en el túnel. Se puede establecer si se está exactamente en la posición correcta para el perfil, mediante la comparación de la distancia medida en el túnel con la teórica y, en caso de desviaciones, hacer de inmediato las correcciones. Antes no se tenía esa posibilidad de control y se estaba obligado a volver a medir con una cinta. La medición electrónica de distancias, integrada en el software del taquímetro, permite medir cada punto de forma precisa en diez segundos. Cuando se quiere un control exacto también se puede utilizar una función especial del programa con la que se pueden seleccionar puntos individuales. Eso constituye una auténtica novedad en la técnica topográfica.

las posibles deformaciones del perfil del túnel. El método de perforación y explosión produce una presión elevada y por eso hay  generalmente una diferencia entre la dirección en que se ejerce la fuerza y el punto de control en el frente. Para las tareas de vigilancia se emplean tablillas de puntería blancas con señales amarillas para la reflexión. Se colocan en la parte de arriba del túnel (en tres puntos)  y en la parte de abajo (en dos puntos). Para vigilar las deformaciones se han instalado hasta el momento más de 300-400 puntos de control. Esos puntos se controlan una o dos veces por semana para obtener un registro de los movimientos. La mayor deformación medida hasta ahora ha sido de cincuenta cm. Mediante el software se pueden hacer los cálculos y comprobar los puntos desde una distancia de 50 a 10 m. En un período de cuatro meses los puntos de control se comprueban dos veces y los puntos fijos, una vez.

BIBLIOGRAFÍA “CURSO BÁSICO DE REPLANTEO DE TÚNELES”

COLEGIO OFICIAL DE INGENIEROS TÉCNICOS EN TOPOGRAFÍA (Madrid-Castilla la Mancha). Ingeniero Técnico en Topografía, Profesor Titular de la Escuela Universitaria de Ingeniería Técnica en Topografía Antonio Santos Mora,

“CATÁLOGO DE PRODUCTOS BOSCH”

INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN INTELIGENTES Bosch, Ideas that Work 

VIGILANCIA DE LAS  A pesar de la predicción efectuada DEFORMACIONES con la ayuda de perforaciones de sondeo, el avance de la obra se topó con una capa de roca muy    A la vez que avanza la construcinestable formada por Gneis ción del túnel es necesario vigilar 

“REVISTA DE TOPOGRAFÍA LEICA”

APUNTES DE LA CONSTRUCCIÓN DEL TÚNEL BASE DE SAN GOTARDO

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